Analizować właściwości kryształów ceramiki piezoelektrycznej poprzez eksperymenty

W 1880 roku bracia Curie po raz pierwszy odkryli efekt piezoelektryczny na krysztale kwarcu. Odzwierciedla wzajemne sprzężenie właściwości elastycznych i dielektrycznych kryształów piezoelektrycznych. Kiedy piezoelektryczne kryształy ceramiczne są odkształcane pod wpływem sił zewnętrznych, generują różną ilość ładunku na odpowiednich powierzchniach. Zjawisko to bez efektu pola elektrycznego nazywane jest dodatnim efektem piezoelektrycznym po prostu z powodu odkształcenia.

Kiedy pole elektryczne Miska piezoelektryczna o wysokim ogniskowaniu jest nakładana na kryształ piezoelektryczny, powoduje to nie tylko polaryzację, ale także deformację. To odkształcenie spowodowane polem elektrycznym nazywa się odwrotnym efektem piezoelektrycznym. Odwrotny efekt piezoelektryczny jest spowodowany naprężeniem wytwarzanym wewnątrz kryształu, gdy kryształ piezoelektryczny jest poddawany działaniu pola elektrycznego. Naprężenie to nazywa się naprężeniem piezoelektrycznym. W rezultacie powstają odkształcenia piezoelektryczne. Eksperymenty pokazują, że wszystkie kryształy piezoelektryczne z dodatnim efektem piezoelektrycznym muszą mieć również efekt antypiezoelektryczny, a oba są w zgodności jeden do jednego.

Każde medium w polu elektrycznym odkształci je w wyniku indukowanej polaryzacji. Odkształcenie to różni się od odkształcenia spowodowanego odwrotnym efektem piezoelektrycznym Ceramiczny przetwornik piezoelektryczny HIFU . Dielektryki mogą powodować odkształcenia sprężyste pod wpływem sił zewnętrznych lub odkształcenia pod wpływem polaryzacji zewnętrznych pól elektrycznych. Odkształcenie spowodowane indukowaną polaryzacją jest proporcjonalne do kwadratu zewnętrznego pola elektrycznego, co jest efektem elektrostrykcyjnym. Wytwarzane przez nią odkształcenie jest niezależne od kierunku zewnętrznego pola elektrycznego. Odkształcenie spowodowane odwrotnym efektem piezoelektrycznym jest proporcjonalne do zewnętrznego pola elektrycznego i odkształcenie ulegnie zmianie, gdy pole elektryczne zostanie odwrócone (na przykład pierwotne wydłużenie można skrócić lub pierwotne skrócenie można wydłużyć).

Ponadto, niezależnie od tego, czy jest to kryształ niepiezoelektryczny, czy kryształ piezoelektryczny, efekt elektrostrykcyjny występuje we wszystkich dielektrykach; jednakże efekt elektrostrykcyjny dielektrycznych kryształów piezoceramicznych o różnych strukturach jest inny. Efekt antypiezoelektryczny występuje tylko w przetworniki piezoelektryczne . Kryształy, które mogą generować efekty piezoelektryczne, nazywane są kryształami piezoelektrycznymi. Jednym z rodzajów kryształów piezoelektrycznych są monokryształy, takie jak kwarc (SiO2), winian potasowo-sodowy (znany również jako sól stratna, nakc 4h4 o 6 x H2O), germanian bizmutu (bi 12 geo 20) i tym podobne. Inny rodzaj kryształu piezoelektrycznego nazywany jest ceramiką piezoelektryczną, taką jak tytanian baru (batei O3), tytanian cyrkonu ołowiu (Pb (zrxtirx) O3, kod PZT), tytanian cyrkonianu ołowiu, niob i magnez (dodany Pb PZT Pb (mg1 / 3n B2 / 3) O3, kod PCM), tytanian cyrkonianu ołowiu i antymonu i manganu (kod Pit z dodatkiem Pb) PMS)