Yksi nykyaikaisen elektroniikan ja sähkötekniikan ongelmista on sähkövirran muuttaminen mekaaniseksi liikkeeksi ja päinvastoin. Se syntyy mekaanisen liikkeen ja sähkövirran erilaisesta luonteesta. Tämän ongelman ratkaisemiseen on useita lähestymistapoja, joista jokaisella on oma laiteluokka. Pietsosähköistä tekniikkaa käsitellään seuraavaksi.
Pietsosähköisen vaikutuksen ydin ja sen pääominaisuudet
Ensimmäiset pietsosähköisen vaikutuksen raportit julkaistiin vuonna 1880 Ranskassa Curie-veljesten toimesta. He havaitsivat, että kvartsin ja joidenkin muiden kiteisten materiaalien mekaanisen muodonmuutoksen aikana paineen, puristuksen, venytyksen ja vääntymisen avulla siihen ilmestyy sähkövaraus. Löydön kirjoittajat kutsuivat tällaisia varauksia pietsosähköksi kreikkalaisesta sanasta "murskata". Niinpä materiaalit, joilla on tällainen ominaisuus, määrittivät ne pietsosähköisten ryhmään.
Pietsosähköisen vaikutuksen merkittävä laatu on sen palautuvuus, kuten kuvassa 1 on esitetty. Toisin sanoen mikä tahansa pietsosähköinen materiaali paitsi luo paineen alaisen sähkövarauksen, myös alkaa muuttaa tilavuuttaan sähkökentässä.
Pietsosähköisiä laitteita käytetään laajasti modernissa tekniikassa. Tätä helpottaa:
- pietsosähköisten materiaalien halpuus, esiintyvyys ja käsittelyn helppous;
- niiden sähköisten ja mekaanisten ominaisuuksien hyvä vakaus ajan myötä.
Ei ole vähäistä merkitystä sillä, että sekä varauksen että mekaanisten siirtymien suuruus joissakin tapauksissa ne ovat riittäviä suoraan käyttöönsä ilman lisävahvistimia.
Joitakin käyttöalueita
Tässä on vain muutama esimerkki pietsosähköisestä tekniikasta massakäyttöä varten.
Kädessä pidettävä pietsosytytin aloitettiin massamyynnissä jo 70-luvulla. viime vuosisata. Kiteelle ilmestyvä sähkö, kun painat näppäintä, menee elektrodeihin, joiden välissä kipinä hyppää purkaessaan ja sytyttää kaasun. Tällä hetkellä keski- ja vanhempien mallien kaasuliedet on varustettu sisäänrakennetuilla elementeillä, kuva 2.
Pietsosuodatin on suosittu elektroniikassa johtuen siitä, että pietsokiteellä on mekaanisena järjestelmänä erittäin suuri tärinän ansio. Tämän seurauksena se voi vähentää merkittävästi suodatuksen kaistanleveyttä ja erottaa signaalit tehokkaasti toisistaan.
Luotain käyttää kristallia kuulostavien akustisten aaltojen lähettäjänä ja signaalien vastaanottimena, heijastuu kaikista vedenalaisista esteistä (pohja, kalat, ajopuu, sukellusvene jne.), kuva 3.
Televisiokameroiden tarkennuselementtien, optisten signaalien elektronimekaaniset kytkimet ja muut elementit. Edullisia siinä mielessä, että ne luovat lineaarisen liikkeen suoraan ilman välimuutosta pyörivästä.
Matkapuhelimen summerit, jotka värisevät puhelua hiljaisessa tilassa.
Piezo-päät mustesuihkutulostimille ohjaamaan musteen levittämistä paperille.