Piezoelektryk: Różnice pomiędzy wersjami

Usunięte 74 bajty ,  4 lata temu
m
drobne redakcyjne
m (Wipur przeniósł stronę Piezoelektryki do Piezoelektryk: jak dielektryk, ferromagnetyk, ferroelektryk itp.)
m (drobne redakcyjne)
{{Spis treści}}
[[Plik:SchemaPiezo.gif|thumb|W piezoelektrykach pod wpływem naprężeń mechanicznych powstaje pole elektryczne.]]
'''PiezoelektrykiPiezoelektryk''' lub, '''materiałymateriał piezoelektrycznepiezoelektryczny''' – [[Ciało krystaliczne|kryształykryształ]], w których obserwowane jestwykazujący zjawisko piezoelektryczne, polegające na pojawieniu się na jego powierzchni [[ładunek elektryczny|ładunków elektrycznych]] pod wpływem [[naprężenie|naprężeń mechanicznych]] na ich powierzchni.
 
PiezoelektrykiPiezoelektryk przejawiająprzejawia również '''odwrotne zjawisko piezoelektryczne''', polegające na zmianie wymiarów kryształu pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego. Zjawisko to bywa (błędnie<ref name = "Föll">{{Cytuj stronę | nazwisko = Föll | imię = Helmut | praca = Electronic Materials | tytuł = Piezo Electricity and Related Effects | opublikowany = University of Kiel | url = http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/elmat_en/kap_3/backbone/r3_6_1.html | data = | data dostępu = 2011-11-25}}</ref>) nazywane [[elektrostrykcja|elektrostrykcją]]<ref name="Volumed">{{cytuj książkę|autor=Stanisław Miękisz (red.), Andrzej Hendrich (red.)|tytuł=Wybrane zagadnienia z biofizyki|wydawca=Volumed|miejsce=Wrocław |data=1998|isbn=83-85564-22-5}}</ref>.
 
PiezoelektrykamiPiezoelektrykiem mogąmoże być zarówno [[monokryształ]]y (np. [[kwarc]]u), jak i [[polikryształ]]y, którychktórego [[komórka elementarna|komórki elementarne]] nie mają [[Symetria środkowa|środka symetrii]]. Istnieją równieżteż ceramiki i substancje organiczne o właściwościach piezoelektrycznych, takie jak ([[polimery]], [[Kwas deoksyrybonukleinowy|DNA]], białka, kości).
 
Niekiedy piezoelektryk jest również [[piroelektryk]]iem lub [[ferroelektryk]]iem.
Niektóre piezoelektryki są również [[piroelektryki|piroelektrykami]] i [[ferroelektryki|ferroelektrykami]].
 
== Historia ==
Zjawisko piezoelektryczne odwrotne polega na zmianie wymiarów materiału pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego. Odkształcenie powstaje na skutek rozsunięcia jonów pod wpływem sił elektrostatycznych i jest proporcjonalne do przyłożonego pola. Należy je odróżnić od elektrostrykcji, która ma inną przyczynę, jest zjawiskiem znacznie słabszym, powszechniejszym, nie ma zjawiska odwrotnego, a odkształcenie jest proporcjonalne do kwadratu wartości przyłożonego pola<ref name = "Föll"/>.
 
[[Plik:Quartz crystal piezoelectric plate.svg|thumb|Kryształ kwarcu oraz wycięta z niego płytka piezoelektryczna.]]
Dla właściwości elementu wykonanego z piezoelektryka duże znaczenie ma również sposób, w jaki go wycięto z kryształu, a ściślej orientacja wyciętej płytki względem osi [[Krystalografia|krystalograficznych]] (X, Y, Z). Na rysunku przedstawiono fragment kryształu kwarcu oraz wyciętą z niego płytkę o tak zwanym "cięciu X". Od rodzaju cięcia zależą również właściwości temperaturowe otrzymanego elementu, ma więc ono duże znaczenie praktyczne, a w technice używa się płytek o różnych orientacjach krystalograficznych, w zależności od wymaganych parametrów. Stosuje się też [[bimorf]]y, elementy klejone z płytek o różnych orientacjach krystalograficznych.
 
[[Plik:Piezoelectric effect.svg|thumb|Efekt piezoelektryczny występujący podczas ściskania i rozciągania płytki o cięciu X.: a) Płytkapłytka rozciągana wzdłuż osi X., b) Płytkapłytka rozciągana wzdłuż osi Y.]]
Dla kierunku i wielkości ładunku powstałego na piezoelektrycznej płytce znaczenie ma zarówno kierunek i wartość naprężenia, jak i orientacja krystalograficzna (rodzaj cięcia). Jeżeli wykonaną z kwarcu płytkę o "cięciu X" podda się ściskaniu lub rozciąganiu wzdłuż krystalograficznej osi X to pojawi się ładunek na powierzchniach prostopadłych do kierunku naprężenia, a jeżeli siły działają w kierunku krystalograficznej osi Y, to ładunki pojawiają się na płaszczyznach równoległych do naprężenia (rysunek<ref name="RE">{{cytuj pismo| imię = A. | nazwisko = W. | nazwisko5 = | tytuł = Głośniki piezoelektryczne | czasopismo = [[Radioelektronik]] | url = | wolumin = 99 | wydanie = | miesiąc = sierpień | rok = 1987 | strony = 4-7 | issn = 0137-6802 | doi = | pmid = | język = | data dostępu = 21 stycznia 2011}}</ref>).
 
 
=== Kwarc α ===
[[Plik:Quartz Brésil.jpg|thumb|Naturalne kryształy kwarcu.]]
Krystaliczny [[ditlenek krzemu]] minerał występujący w naturze, zwany jest również [[kryształ górski|kryształem górskim]]. Jest to jeden z pierwszych materiałów piezoelektrycznych, powszechnie używany w elektronice. Obecnie kryształy kwarcu wytwarza się również sztucznie [[metoda hydrotermalna|metodą hydrotermalną]]. Ważną cechą kwarcu jest to, że stosując odpowiednie cięcia można otrzymać płytki o zerowym współczynniku temperaturowym częstotliwości drgań rezonansowych, co ma duże znaczenie w jego zastosowaniach elektronicznych.
 
* wtryski paliwa w systemie [[common-rail]] w niektórych nowych pojazdach – zastosowanie piezoelektryków pozwala na precyzyjne otwieranie zaworów wtrysku, dzięki czemu można precyzyjnie wtryskiwać paliwo i uprościć układ wtrysku paliwa.
* napędzanie mikropomp, mikrozaworów itd.
* precyzyjne siłowniki pozycjonujące, na przykład sterowanie położeniem elektrod w [[mikroskop]]achmikroskopach [[skaningowy mikroskop tunelowy|STM]] czyi [[Mikroskop sił atomowych|AFM]] (ogólnie [[SPM]]).
* silniki piezoelektryczne z ultradźwiękowymi falami powierzchniowymi ([[silnik soniczny|silniki soniczne]]).
<gallery widths="200" heights="200" caption="Mikromaszyny piezoelektryczne">
Plik:Piezomotor type inchworm.gif | Silnik piezoelektryczny typu "''inchworm" -'' (określenie pochodzi od nazwy gąsienic motyli z [[miernikowcowate|rodziny miernikowcowatemiernikowcowatych]], wyróżniających się specyficznym chodem.)
Plik:Piezomotor type bimorph.gif | Silnik z piezoelektrycznymi bimorfami.
Plik:CMBR.gif | Siłownik w postaci piezoelektrycznej ceramicznej kształtki wielowarstwowej.
</gallery>
 
=== Generatory wysokich napięć ===
[[Plik:Transformator piezoelektryczny.svg|thumb|200px|transformatorTransformator piezoelektryczny.]]
* W transformatorze piezoelektrycznym kryształ pobudzany jest przez ładunek umieszczany na elektrodach o dużej pojemności, co wymaga niewielkiego napięcia zmiennego, a sygnał wyjściowy generowany jest na elektrodach o mniejszej pojemności, a co za tym idzie wytwarzane jest większe napięcie. Transformatory takie są często używane w generatorach wysokiego napięcia do [[świetlówka|lamp fluorescencyjnych]] z zimną katodą (CCFL)<ref>[http://focus.ti.com.cn/cn/lit/an/slyt107/slyt107.pdf Understanding piezoelectric transformers in CCFL backlight applications] – [[Texas Instruments]]</ref>.
* [[Iskrownik]]i piezoelektryczne służą do wytwarzania [[iskra elektryczna|iskier elektrycznych]] przy udarowym obciążeniu piezoelektryka. Obejmują zakres od iskrowników mocy, w których wytwarza się napięcia rzędu setek kV i natężenia prądu rzędu wielu setek kA, a kończąc na małych urządzeniach używanych w życiu codziennym: w [[Zapalarka|zapalarkach do gazu]], [[zapalniczka]]ch itp<ref>R. Pampuch i in., ''Materiały ceramiczne...'', str. 158.</ref>.
25 535

edycji