Piezoelektryki. Jakub Curie

Podobne dokumenty
Pole elektryczne w ośrodku materialnym

Materiał do tematu: Piezoelektryczne czujniki ciśnienia. piezoelektryczny

PIEZOELEKTRYKI I PIROELEKTRYKI. Krajewski Krzysztof

Generatory drgań sinusoidalnych LC

Piroelektryki. Siarczan trójglicyny

Zjawisko piezoelektryczne 1. Wstęp

Ę ź Ą

Ł Ą Ł Ł ć

ń ż Ż

ń ń ń ń ń Ń ń ć ź

ż ż ć ć ć ć ć ć ć ż ż ź ć Ą Ą ż ć ć ź

ń Ź Ż ć Ż Ą ż Ą ż

ż Ć ż

Czujniki. Czujniki służą do przetwarzania interesującej nas wielkości fizycznej na wielkość elektryczną łatwą do pomiaru. Najczęściej spotykane są

Ć Ź ć Ę ć Ę Ć Ź Ź Ć

Ę Ę ć ć Ę Ą Ę Ą Ę Ę Ę Ę Ę Ę ź Ę Ż Ę Ę Ę Ę ć Ę Ę ć Ę ć

Ź ź Ź

ż ć ć ć ć ć ż Ę ż Ę ż Ł Ą ż ń Ą Ł

ć Ę ć ć ć Ł ć ń ć ć ć ń ć

Ń ź ź Ą Ń Ą ć ć ć ć ć Ń Ą

ć ć Ł ć ć ć Ę Ę

Ż Ę Ż Ł Ą ź ć ć ć

ć ż ć Ń ć ć Ó ć ń ć ń ć ć

ź Ę

ż ń ń ń ż ń ń Ę ń ć ń ż ń Ę

ź ź ŁĄ ź Ę Ę Ę Ę ź ź Ę Ę Ł ź

ż

ż ń Ł ń ń ż ż ż ż ż

Ż ń ć ć ń Ż ć Ż Ł ń Ż ń ń ń ń

ę ź ć ź

Ż Ź Ż ż Ś Ś Ź Ż Ż Ż Ż Ż ć ć Ż

ć ż ż ż ź

Ż ć ć Ł Ł ć ć Ł ć ć

ń ń ń ń ń Ż ć Ż Ł Ż Ł Ś ć ń Ś Ę Ż ć ń Ż Ż Ż Ą Ż Ż Ł Ż Ś

ń ń Ó ń ż ń Ę ń

Ł ź Ń

Ń ć Ł Ł Ł ź

ć ż Ą ż ż ż ż ż ż ż Ę Ę

ć

ź ć

Ż ź Ś Ż

Ś Ę ŚĆ Ę ź ź ź Ś Ś Ś ć ź Ś ź Ę Ś Ą ź ź ź Ś Ś Ę ź ź

ć Ą Ą Ł Ą

Ś Ę ź Ń


ć ź Ż Ń

Ś Ę Ą Ł Ś Ł Ł Ł Ł Ł Ś Ś Ł Ł Ł Ą Ł Ł Ł Ł Ł Ą Ą Ł


Ś ć ź ź Ę ź ź Ę Ę Ą Ś Ę Ś Ę ź Ę Ś Ś Ę Ś Ś Ł Ś

Ś

ż Ż Ż Ż Ż Ż

Ę Ż Ż Ż ś ż Ż

ś ś ś Ł ś

Ą Ę

Ę ń Ź Ę ń Ę

Ć ź ż ć ć ć ż ż

Ę Ć Ź Ć Ę Ń Ć ć

ć ą ą ą Ź ć ć ą Ź

ń ć ń ć ń Ć ć Ć ź

Ć Ó Ó Ź ź ź ź Ł Ó ć ć ć ć ć ć ć ć ć ć ć ć ć Ż

Ń Ą Ą Ą

Ź Ń Ń ź Ą Ł Ń Ń Ł Ń Ń Ą

ń ń ń Ń ń ń ń ń ń Ł

ń ń ń Ł Ł Ź ń Ż Ż ń ń ń ń Ż ń

Ń

ć Ć ć Ż ć ć ć ć Ń ć ć ć ć ć

Ł

Ź ć Ń Ź ć ć ć Ó

Wzmacniacze selektywne Filtry aktywne cz.1

ć Ę ć ć ć ć ą

Ż Ć Ź Ź Ż Ą Ą ć Ź Ź Ć Ę

Ą Ą

Ą Ą Ł

Ę Ą Ż ć Ę Ż Ł ź

ć Ę Ę ć Ę ć Ę Ę Ę

ż

Ę Ą Ł Ę Ł ć

POLITECHNIKA ŚLĄSKA. Praca dyplomowa magisterska. Analiza materiałów piezoelektrycznych za pomocą metody elementów brzegowych i skończonych

O różnych urządzeniach elektrycznych

r. akad. 2012/2013 Podstawy Procesów i wykład XIII - XIV Zakład Biofizyki

ż ć Ę ż ż ż Ń Ł ż ż ż ż ż ż ż ż

ż ń ń ź ź ź

ż ć ć ć ż ń ć ż ć ż Ę ć ż

(zwane również sensorami)

Ł Ł ń ć Ą

Ł ć Ł ć ć ć ć Ń ć ć

Ł Ł Ę Ż ź

Ż Ż Ł

Ć ć ń Ć ń ć ć Ć

ń

Ą Ó Ź Ą Ź Ź

Ó Ą ź ć Ę Ń Ę

Ę ś ś ń ź ź Ę ć Ę Ł ń ś ń ś Ż ń Ę ś ń Ę ś Ę ń ś ń ś ś Ż ś Ę ń ś ś ś Ę Ę ś ś ś Ę ś ść ś ść

Ę ź Ż Ę ź ć ź ć Ą ć ć ć ć ć ż ź

Ś ć ż ż ż ż Ą Ę Ę Ę

ć ć


ż ż Ż Ł Ż Ś ć ż ć ż Ś

Ł Ę Ż Ą Ęć Ń Ń Ł Ę

Ą Ą Ą Ź ś ń ć Ź Ą ś Ą śń ć ć Ń Ą ś ć Ź Ą Ą Ą ś Ą ś Ą Ą Ą Ą

Transkrypt:

Piezoelektryki Ryszard J. Barczyński, 2011 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego

Piezoelektryki Jakub Curie Piotr Curie W 1880 Piotr i Jakub Curie stwierdzili, że na powierzchni niektórych kryształów poddanych działaniu zewnętrznych napręże ń mechanicznych indukuj ą si ę ładunki elektryczne. Zjawisko to nazwano zjawiskiem piezoelektrycznym.

Piezoelektryki W rok później Gabriel Lippman wykaza ł teoretycznie możliwo ść istnienia zjawiska odwrotnego, a bracia Curie potwierdzili doświadczalnie fakt deformowania si ę kryształów piezoelektrycznych w zewnętrznym polu elektrycznym.

Struktura piezoelektryków Znane s ą wyniki bada ń około tysiąca kryształów o własnościach piezoelektrycznych. Tylko kilka z nich znajduje szerokie zastosowanie praktyczne.

Struktura piezoelektryków Charakterystyczn ą cech ą kryształów piezoelektrycznych jest brak środka symetrii ich struktury krystalicznej. Materia ł pokazany na rysunku obok ma struktur ę o trzykrotnej osi symetrii. Pod wpływem zewnętrznego naprężenia w krysztale pojawia si ę polaryzacja. Suma momentów dipolowych przy każ dym wierzchołku nie jest ju ż równa zeru.

Piezoelektryki Właściwości piezoelektryczne wykazuj ą między innymi kryształy kwarcu, winianu sodowo-potasowego (soli Seignette'a), turmalinu, fosforanów potasu i amonu. Tytanian baru i jego związki izomorficzne znajduj ą zastosowanie w postaci ceramiki. Polimer poli(fluorku winylidenu) (PVF 2 ) wykazuje efekt piezoelektryczny kilkakrotnie silniejszy ni ż krystaliczny kwarc.

Piezoelektryki Fizyczne wyjaśnienie powstawania polaryzacji elektrycznej w kwarcu pod wpływem naprężenia. Si + dodatni jon krzemu, O 2 ujemny jon tlenu.

Własności piezoelektryczne kryształów wykorzystuje si ę zarówno w doświadczalnych badaniach fizycznych, chemicznych i biologicznych, jak i w różnych urządzeniach przeznaczonych do użytku praktycznego. Pierwszym przykładem takiego wykorzystania jest sonar, po raz pierwszy zbudowany w trakcie I wojny światowej. We Francji w 1917 Paul Langevin ze współpracownikami wynaleźli ultradźwiękowy detektor okrętów podwodnych. Składa ł si ę on z piezoelektrycznego nadajnika, zbudowanego z kryształów kwarcu wklekonych pomiędzy dwie płyty, oraz hydrofonu do odbioru sydnału echa. Przez pomiar czasu pomiędzy sygnałem i echem można było określi ć odległo ść do podwodnych obiektów.

Zastosowania piezoelektryków Przykładem zastosowania piezoelektryków w aparaturze naukowo badawczej może być układ pozycjonujący igłę w mikroskopie tunelowym (STM) Obraz STM powierzchni grafitu

Silnik piezoelektryczny (USM)

Kryształy piezoelektryczne pracują zarówno jako przetworniki sygnału elektrycznego na mechaniczny, jak i mechanicznego na elektryczny. Rysunek obok przedstawia przetwornik służący do pomiaru siły. Buduje si ę równie ż podobne przetworniki do pomiaru ciśnienia i przyspieszenia, a także elementy tensometryczne.

Piezoelektryczne mikropompy s ą elementami drukarek atramentowych Większe urządzenia mog ą służyć do bardzo precyzyjnego dawkowania płynów.

Bardzo klasycznym zastosowaniem piezoelektryków s ą przetworniki elektroakustyczne. Mikrofony

Bardzo klasycznym zastosowaniem piezoelektryków s ą przetworniki elektroakustyczne. Gramofon krystaliczny (już tylko ciekawostka...) Głośniki

Bardzo klasycznym zastosowaniem piezoelektryków s ą przetworniki elektroakustyczne - równie ż w zakresie ultradźwięków. Brzęczyk dentystyczny... Brzęczyk sygnalizacyjny

W zakresie akustycznym jak i ultradźwięków stosuje się przetworniki piezoelektryczne w urzą dzeniach hydrolokacyjnych. Przetworniki turmalinowe stosuje si ę do pomiaru ciśnie ń hydrostatycznych.

Transformatory piezoelektryczne mog ą by ć źródłami wysokiego napięcia.

Kwarc i ceramiki z tytanianu baru stosowane są równie ż do stabilizacji częstotliwości drga ń generatorów. Poprzez odpowiednie wycinanie fragmentu kryształu można otrzyma ć rezonatory kwarcowe o bardzo wielkiej stabilności częstotliwości drga ń.

Rezonatory kwarcowe

Bardziej złożone układy kryształów wykorzystuje si ę do budowy filtrów elektrycznych. Poniżej przedstawiono filtr kwarcowy i jego schemat zastępczy.

Bardzo nowoczesnym zastosowaniem rezonatorów na kryszta ach ł piezoelektrycznych jest budowa czujników biochemicznych.