Der piezoelektrische Effekt in keramischen Materialien

Das piezoelektrischer Effektwurde 1880 von Jacques und Pierre Curie entdeckt. Sie fanden heraus, dass, wenn bestimmte Kristalle einer mechanischen Belastung ausgesetzt waren, sie elektrisch polarisiert wurden und der Grad der Polarisation proportional zur angelegten Belastung war. Die Curies entdeckten auch, dass sich diese Materialien verformten, wenn sie einem elektrischen Feld ausgesetzt wurden. Dies ist als inverser piezoelektrischer Effekt bekannt geworden.

Daspiezoelektrischer Effekt wird von einer Reihe natürlich vorkommender Kristalle gezeigt, zum Beispiel Quarz, Turmalin und Natriumkaliumtartrat, und diese werden seit vielen Jahren als elektromechanische Wandler verwendet. Damit ein Kristall den piezoelektrischen Effekt zeigt, sollte seine Struktur kein Symmetriezentrum haben. Eine Spannung (Zug oder Druck), die auf einen solchen Kristall ausgeübt wird, wird die Trennung zwischen den positiven und negativen Ladungsstellen in jeder Elementarzelle verändern, was zu einer Netto-Polarisation an der Kristalloberfläche führt. Der Effekt ist praktisch linear, d. H. Die Polarisation variiert direkt mit der angelegten Spannung und ist richtungsabhängig, so dass Druck- und Zugspannungen elektrische Felder und somit eine Spannung entgegengesetzter Polarität erzeugen. Es ist auch wechselseitig, so dass, wenn die piezoelektrischer Keramikkristall Wird es einem elektrischen Feld ausgesetzt, so wird es einer elastischen Dehnung ausgesetzt, die dazu führt, dass sich seine Länge entsprechend der Feldpolarität erhöht oder verringert.