Piesoelekter: erinevus redaktsioonide vahel

Eemaldatud sisu Lisatud sisu

Reasisene

Redaktsioon: 11. november 2013, kell 09:26

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

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

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

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

mehaaniliste deformatsioonide mõõtmiseks peamiselt jõuanduris, rõhuanduris ja kiirendusanduris;
mehaanilise võnkumise muundamiseks elektriliseks helisagedussignaaliks, näiteks kitarri helipeas;
õhurõhu muutuse muundamiseks elektrisignaaliks, näiteks piesomikrofonis ehk kristallmikrofonis;

Piesotäiturid

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

Kristallostsillaatoris tekitab elektrivõnkumisi resonaatorelemendina toimiv kvarts kristall. 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.

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 U_p/U_s määravad resonaatori mõõtmed ja elektroodide paigutus.

Välislingid

Piesoelektriline efekt

@@ 4. rida: / 4. rida: @@
 On võimalik ka piesoelektriline pöördefekt ‒ mehaaniline deformatsioon elektrivälja mõjul; seega kui kvartskristalli vastastahkude vahele rakendada elektripinge, muutub nende tahkude vahekaugus.
 ==Piesoelektrilised materjalid==
-Tuntuim piesoelektriliste omadustega materjal on looduslik kvartskristall, millest lõigatakse välja plaadid ‒ piesoelemendid ‒ vastavalt elektrilaengute [[polarisatsioon]]i sobivale suunale kristalli [[sümmeetria|sümmeetriatelgede]] suhtes. Kvartskristallist paremate piesoelektriliste omadustega on [[liitiumniobaat]]- ja [[galliumortofosfaat]]-[[monokristall]]id, millest valmistatakse temperatuurstabiilseid ja kaovaeseid [[resonaator]]elemente.
+Tuntuim piesoelektriliste omadustega materjal on looduslik kvartskristall, millest lõigatakse välja plaadid ‒ piesoelemendid ‒ vastavalt elektrilaengute [[polarisatsioon]]i sobivale suunale kristalli [[sümmeetria|sümmeetriatelgede]] suhtes. Kvartskristallist paremate piesoelektriliste omadustega on [[liitiumniobaat]]- ja [[galliumortofosfaat]]-[[monokristall]]id, millest valmistatakse temperatuurstabiilseid ja kaovaeseid resonaatorelemente.
+Enamik [[täitur|täiturelementidena]] kasutavaid piesoelektrilisi komponente  valmistatakse polükristallilistest piesokeraamilistest materjalidest ehk piesokeraamikast: kõrgepingelised komponendid pliitsirkonaattitanaadist (PZT) ja madalpingelised pliimagneesiumniobaadist (PMN).
 ==Rakendusnäiteid==
-Piesoelektrilisi komponente kasutatakse paljudes tehnikavaldkondades  [[tajur]]ite ja [[täitur]]itena ning samuti muude elektromehaaniliste muundusseadistena teadus-, tööstus- ning meditsiiniaparatuuris.  Piesokomponentide laialdane levik eriti viimastel aastakümnetel põhineb võimalusel valmistada neid elektromehaaniliste [[integraalkomponent]]ide ([[MEMS]]) kujul.
+Piesoelektrilisi komponente kasutatakse paljudes tehnikavaldkondades  [[tajur]]ite ja [[täitur]]itena ning samuti muude elektromehaaniliste muundusseadistena teadus-, tööstus- ning meditsiiniaparatuuris.  Piesokomponentide laialdane levik eriti viimastel aastakümnetel põhineb võimalusel valmistada neid elektromehaaniliste [[integraalkomponent|integraalkomponentide]] ([[MEMS]]) kujul.
 ===Piesotajurid ===
-Piesotajurid (piesoandurid) talitlevad [[piesoelektriline efekt|piesoelektrilise efekti]] alusel; neid kasutatakse:
+Piesotajurid (piesoandurid) talitlevad piesoelektrilise efekti alusel; neid kasutatakse:
 *[[mehaanika|mehaaniliste]] [[deformatsioon]]ide mõõtmiseks peamiselt  [[jõuandur]]is, [[rõhuandur]]is ja [[kiirendusandur]]is;
-*mehaanilise võnkumise muundamiseks elektriliseks [[Signaal (tehnika)|helisagedussignaaliks]], näiteks [[plaadimängija]] või [[kitarr]]i [[helipea]]s;
+*mehaanilise võnkumise muundamiseks elektriliseks [[Signaal (tehnika)|helisagedussignaaliks]], näiteks [[kitarr]]i [[helipea]]s;
 *õhurõhu muutuse muundamiseks elektrisignaaliks, näiteks [[mikrofon|piesomikrofonis]] ehk kristallmikrofonis;
  [[Pilt:Piezo.jpg|pisi| Piesosumisti]]
 ===Piesotäiturid ===
-Piesotäitur]id talitlevad piesoelektrilise pöördefekti alusel; neid kasutatakse:
+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 [[summer]]is ehk sumistis;
@@ 22. rida: / 25. rida: @@
 ===Muid rakendusi===
 *[[Kristallostsillaator]]is tekitab elektrivõnkumisi [[resonaator]]elemendina toimiv [[kvarts]][[kristall]]. Võnkumiste genereerimiseks läheb siin vaja nii piesoefekti kui ja piesoelektrilist pöördefekti.
-*[[Pinnalainefilter|Pinnalainefiltris]] tekitab piesoelektriline sisendmuundur elektrivõnkumistest akustilisi võnkumisi; need levivad pinnalainena piesoelektrilisel pöördefektil põhinevasse väljundmuundurisse, mis muudab need tagasi elektripinge muutusteks.
+*[[Pinnalainefilter|Pinnalainefiltris]] tekitab piesoelektriline sisendmuundur elektrivõnkumistest akustilisi võnkumisi; need levivad pinnalainena piesoelektrilisse väljundmuundurisse, mis muudab need tagasi elektripinge muutusteks.
-*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.
 [[Pilt:Piezo Transformer.svg|pisi|right|Piesoelektriline trafo ja selle aseskeem<br/>(''U''<sub>p</sub> ‒ primaarpinge; ''U''<sub>s</sub> ‒ 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 [[luminofoorlamp|luminofoortorude]] kiirsüütelülituses. Transformaatori ükekandesuhte ''U''<sub>p</sub>/''U''<sub>s</sub> määravad resonaatori mõõtmed ja elektroodide paigutus.
 ==Välislingid==
 {{Commons|Category:Piezoelectricity}}
 *[http://mateeriaharutus.blogspot.com/2011/07/piesoelektriline-efekt.html Piesoelektriline efekt]
 [[Kategooria:Elektrotehnika]]