Використання п’єзокераміки у телефонах і мікрофонах

ПЛАН

1. Явище п'єзоелектричного ефекту

2. П'єзоелектричні матеріали

3. П’єзокерамічні елементи

4. Застосування п’єзокерамічних елементів

Використана література

1. Явище п'єзоелектричного ефекту

П'єзоелектричний ефект був відкритий у 1880 році Джексом і П’єром Кюрі. Вони помітили, що в деяких кристалах при механічному впливі на них з'являється електрична поляризація, причому ступінь її пропорційний величині впливу. Пізніше Кюрі відкрив інверсійний п'єзоелектричний ефект — деформування матеріалів, поміщених в електричне поле. Ці явища ще називають прямим і зворотнім п’єзоелектричним ефектом.

П'єзоелектричний ефект властивий деяким природним кристалам, таким як кварц і турмалін, які протягом багатьох років використовувалися як електромеханічні перетворювачі. Кристалічні ґрати кристалів, які володіють п'єзоелектричним ефектом, не мають центру симетрії. Вплив (стискаючий чи розтягуючий), прикладений до такого кристала, призводить до поляризації після поділу позитивних і негативних зарядів, які є в кожній окремій елементарній частці. Ефект практично лінійний, тобто ступінь поляризації прямо пропорційна величині прикладеного зусилля, але напрямок поляризації залежний, тому що зусилля стискання чи розтягування генерують електричні полюси, а отже, і напругу, протилежну полярності. Відповідно, при розміщенні кристалу в електричне поле пружна деформація викликає збільшення чи зменшення його довжини відповідно до величини і напрямки полярності полів.

2. П'єзоелектричні матеріали

П'єзоелектричні матеріали умовно можна розбити на дві групи:

1. П'єзоелектричні монокристали.

Природні п'єзоелектричні матеріали мають досить високу вартість. У зв'язку з цим потреби бурхливо розвивається електроніки в даний час задовольняються синтетичними п'єзоелектричними монокристалами, які вирощуються в спеціальних установках. П'єзоелектричні властивості таких кристалів з досить високою повторюваністю можна задавати шляхом композиції вхідних у нього компонентів.

Вирощені кристали певним чином ріжуться на пластини, деякі (сегнетоелектрики) поляризуються, і з них шляхом шліфування і нанесення електродів виготовляються п'єзоелектричні елементи.

2. П'єзоелектрична кераміка (п’єзокераміка).

По фізичних властивостях це полікристалічний сегнетоелектрик, який представляє собою хімічну сполуку чи твердий розчин (порошок) зерен (кристалітів).

По хімічному складу це складний оксид, який включає іони двовалентного свинцю або барію, а також іони чотирьохвалентного титану чи цирконію. Шляхом зміни основного співвідношення вихідних матеріалів і введення добавок синтезують різні склади п’єзокераміки, які володіють визначеними електрофізичними і п'єзоелектричними характеристиками. Найбільше поширення одержала група п’єзокерамічних матеріалів типу ЦТС (цирконату-титанату свинцю).