Elementy piezoelektryczne.docx

Elementy piezoelektryczne

Elementami piezoelektrycznymi są nazywane elementy wykonane z piezoelektryka, w których działaniu jest wykorzystywane zjawisko piezoelektryczne.

Zjawisko piezoelektryczne przejawia się powstawaniem ładunków elektrycznych na powierzchniach ciał (piezoelektryków) pod wpływem naprężeń mechanicznych - tzw. zjawisko piezoelektryczne proste, albo zmianą rozmiarów tych ciał wskutek działania pola elektrycznego - tzw. zjawisko piezoelektryczne odwrotne.

Piezoelektrykiem jest ciało stałe o określonym uporządkowaniu struktury krystalicznej (z reguły bez środka symetrii). Piezoelektryki dzieli się najczęściej na: krystaliczne, wśród których najlepiej poznanym i najczęściej stosowanym materiałem jest monokryształ kwarcu (SiO2), oraz ceramiczne, których głównym składnikiem są zwykle roztwory stałe Pb(Zr,Ti)O3 i tytanianu baru (BaTiO3).

Podstawowymi elementami (podzespołami) piezoelektrycznymi są: rezonatory i przetworniki (np. elektroakustyczne, zapłonowe, energetyczne). Są one szeroko stosowane w rozmaitych dziedzinach nauki i techniki, m.in. do generacji i selekcji sygnałów elektrycznych (generatory, filtry), generacji ultradźwięków i hiperdźwięków (defektoskopy, płuczki, zgrzewarki), wytwarzania wysokiego napięcia (urządzenia zapłonowe), przetwarzania sygnałów elektrycznych na mechaniczne i odwrotnie (sygnalizatory dźwiękowe, wkładki adapterowe, mikrofonowe) itp.

Głośniki piezoelektryczne są głośnikami, w których drgania membrany są powodowane odkształceniami materiału piezoelektrycznego pod wpływem przyłożonego do niego napięcia o częstotliwości akustycznej. Stosuje się je np. w zestawach głośnikowych, jako przetworniki wysokotonowe. Charakteryzują się przeciętną jakością przetwarzanego dźwięku, ale niskim poziomem zniekształceń powyżej 5kHz. Nie są raczej stosowane w dużych systemach nagłaśniających ze względu na swoja relatywnie mała moc. Mają nieskończenie dużą oporność, dlatego podłącza się je bez udziału zwrotnicy. Można jedynie zastosować pojedynczy rezystor włączony szeregowo z tym głośnikiem, aby obniżyć moc z jaką ma pracować ten głośnik.

Są dwa rodzaje głośników piezoelektrycznych:

·         Pierwszy, najczęściej spotykany, to na ogół mały, stożkowaty przetwornik (niekiedy z tuba) poruszany kryształem piezo drgającym pod wpływem przyłożonego napięcia o częstotliwości akustycznej.

·         Konstrukcja drugiego, rzadziej spotykanego oparta jest na folii piezoelektrycznej, która kurczy się i rozszerza pod wpływem przyłożonego napięcia. Jest to najczęściej folia polimerowa, często powlekana metalami szlachetnymi (np. zlotem), którą można uformować w wstęgę lub inny kształt (np. kopułkę) i będzie się zachowywać jak mikrofon lub głośnik.