Piesoelekter

Allikas: Vikipeedia
Elektripinge tekkimine piesokristalli surumisel

Piesoelekter, ka piesoelektriline efekt ehk piesoefekt (kreeka keeles piezo 'rõhun') on teatava materjali, näiteks kvartskristalli ‒ piesokvartsi ‒ omadus, mille puhul tema kokkusurumisel tekib kokkusurutavate tahkude vahel elektripinge tingituna dielektrilisest polarisatsioonist, s.o erinimeliste elektrilaengute suunatud nihkumisest.

On võimalik ka piesoelektriline pöördefekt ‒ mehaaniline deformatsioon elektrivälja mõjul; seega kui kvartskristalli vastastahkude vahele rakendada elektripinge, muutub nende tahkude vahekaugus.

Piesoelektrilised materjalid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Tuntuim piesoelektriliste omadustega materjal on looduslik kvartskristall, millest lõigatakse välja plaadid ‒ piesoelemendid ‒ vastavalt elektrilaengute polarisatsiooni sobivale suunale kristalli sümmeetriatelgede suhtes. Kvartskristallist paremate piesoelektriliste omadustega on liitiumniobaat- ja galliumortofosfaat-monokristallid, millest valmistatakse temperatuurstabiilseid ja kaovaeseid resonaatorelemente.

Enamik täiturelementidena kasutavaid piesoelektrilisi komponente valmistatakse polükristallilistest piesokeraamilistest materjalidest ehk piesokeraamikast: kõrgepingelised komponendid pliitsirkonaattitanaadist (PZT) ja madalpingelised pliimagneesiumniobaadist (PMN).

Rakendusnäiteid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Piesoelektrilisi komponente kasutatakse paljudes tehnikavaldkondades tajurite ja täituritena ning samuti muude elektromehaaniliste muundusseadistena teadus-, tööstus- ning meditsiiniaparatuuris. Piesokomponentide laialdane levik eriti viimastel aastakümnetel põhineb võimalusel valmistada neid elektromehaaniliste integraalkomponentide (MEMS) kujul.

Piesotajurid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Piesotajurid (piesoandurid) talitlevad piesoelektrilise efekti alusel; neid kasutatakse:

Piesosumisti

Piesotäiturid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Piesotäiturid talitlevad piesoelektrilise pöördefekti alusel; neid kasutatakse:

  • piesokeraamilisest materjalist düüsidena tindiprinteris tindi imemiseks ja pritsimiseks;
  • piesokeraamikast valjuhääldina, s.o elektrisignaali muundamiseks harilikult kindla sagedusega ‒ vahemikus 1…5 kHz ‒ signaaltooniks summeris ehk sumistis;
  • ultraheli allikana piesokristalli resonantsisagedusel;
  • arvuti väljundseadmes kuvari tähemärkide esitamiseks pimedate kirja märkidena, mille punktid kerkivad nende pingestamisel esile loetavatele märkidele vastavas kombinatsioonis;
  • ajamelementidena piesomootoreis.

Muid rakendusi[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • Kristallostsillaatoris tekitab elektrivõnkumisi resonaatorelemendina toimiv kvartskristall. Võnkumiste genereerimiseks läheb siin vaja nii piesoefekti kui ja piesoelektrilist pöördefekti.
  • Pinnalainefiltris tekitab piesoelektriline sisendmuundur elektrivõnkumistest akustilisi võnkumisi; need levivad pinnalainena piesoelektrilisse väljundmuundurisse, mis muudab need tagasi elektripinge muutusteks.
Piesoelektriline trafo ja selle aseskeem
(Up ‒ primaarpinge; Us ‒ sekundaarpinge)
  • Tulemasinas kasutatakse sädemetekitajana (traditsioonilise tulemasinakivi asemel) piesoelementi. Masina klõpsamisel annab surve alt vabanenud vedru oma tõukuriga tugeva löögi PZT-elemendile, tekitades selles kuni 15-kilovoldise kõrgepingeimpulsi; selle impulsi põhjustatud säde elektroodide vahel süütab tulemasina balloonist samal ajal väljuva gaasi. Seega vaadeldaval juhul töötab piesoelement piesoelektrilise efekti alusel täiturina.
  • Kolme elektroodiga keraamiline (PZT) piesoresonaator on kasutusel piesoelektrilise transformaatorina, näiteks kõrge pinge tekitamiseks LCD-kuvarite tagantvalgustuse luminofoortorude kiirsüütelülituses. Transformaatori ükekandesuhte Up/Us määravad resonaatori mõõtmed ja elektroodide paigutus.

Välislingid[muuda | redigeeri lähteteksti]