பைசோ எலக்ட்ரிக்ஸ், பைசோ எலக்ட்ரிசிட்டி - நிகழ்வின் இயற்பியல், வகைகள், பண்புகள் மற்றும் பயன்பாடுகள்

பைசோ எலக்ட்ரிக்ஸ் மின்கடத்தா சிறப்பம்சமாக உள்ளது பைசோ எலக்ட்ரிக் விளைவு.

பைசோ எலக்ட்ரிசிட்டியின் நிகழ்வு 1880-1881 இல் புகழ்பெற்ற பிரெஞ்சு இயற்பியலாளர்களான பியர் மற்றும் பால்-ஜாக் கியூரி ஆகியோரால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டு ஆய்வு செய்யப்பட்டது.

40 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக, பைசோ எலக்ட்ரிசிட்டி நடைமுறை பயன்பாட்டைக் கண்டுபிடிக்கவில்லை, இயற்பியல் ஆய்வகங்களின் சொத்து. முதல் உலகப் போரின் போதுதான் பிரெஞ்சு விஞ்ஞானி பால் லாங்கேவின் இந்த நிகழ்வைப் பயன்படுத்தி குவார்ட்ஸ் தட்டில் இருந்து தண்ணீரில் மீயொலி அதிர்வுகளை நீருக்கடியில் இடம் ("ஒலி") உருவாக்கினார்.

அதன் பிறகு, பல இயற்பியலாளர்கள் குவார்ட்ஸ் மற்றும் வேறு சில படிகங்களின் பைசோ எலக்ட்ரிக் பண்புகள் மற்றும் அவற்றின் நடைமுறை பயன்பாடுகள் பற்றிய ஆய்வில் ஆர்வம் காட்டினர். அவர்களின் பல படைப்புகளில் பல மிக முக்கியமான பயன்பாடுகள் இருந்தன.

உதாரணமாக, 1915 இல் எஸ்.பட்டர்வொர்த், குவார்ட்ஸ் தகடு ஒரு பரிமாண இயந்திர அமைப்பாகக் காட்டப்பட்டது, இது மின்சார புலம் மற்றும் மின் கட்டணங்களுக்கிடையேயான தொடர்பு காரணமாக உற்சாகமாக உள்ளது, இது தொடரில் இணைக்கப்பட்ட கொள்ளளவு, தூண்டல் மற்றும் மின்தடையுடன் சமமான மின்சுற்றாகக் குறிப்பிடப்படலாம்.

குவார்ட்ஸ் பிளேட்டை ஆஸிலேட்டர் சர்க்யூட்டாக அறிமுகப்படுத்தி, குவார்ட்ஸ் ரெசனேட்டருக்கு சமமான சர்க்யூட்டை முதன்முதலில் முன்மொழிந்தவர் பட்டர்வொர்த், இது அனைத்து அடுத்தடுத்த தத்துவார்த்த வேலைகளுக்கும் அடிப்படையாகும். குவார்ட்ஸ் ரெசனேட்டர்களில் இருந்து.

பைசோ எலக்ட்ரிக் விளைவு நேரடி மற்றும் நேர்மாறானது. நேரடி பைசோ எலக்ட்ரிக் விளைவு மின்கடத்தாவின் மின் துருவமுனைப்பால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது, இது வெளிப்புற இயந்திர அழுத்தத்தின் செயல்பாட்டின் காரணமாக நிகழ்கிறது, அதே நேரத்தில் மின்கடத்தா மேற்பரப்பில் தூண்டப்பட்ட கட்டணம் பயன்படுத்தப்பட்ட இயந்திர அழுத்தத்திற்கு விகிதாசாரமாகும்:

தலைகீழ் பைசோஎலக்ட்ரிக் விளைவுடன், நிகழ்வு வேறு வழியில் வெளிப்படுகிறது - மின்கடத்தா அதன் பரிமாணங்களை வெளிப்புற மின்சார புலத்தின் செயல்பாட்டின் கீழ் மாற்றுகிறது, அதே நேரத்தில் இயந்திர சிதைவின் அளவு (உறவினர் சிதைவு) வலிமைக்கு விகிதாசாரமாக இருக்கும். மாதிரியில் பயன்படுத்தப்படும் மின்சார புலம்:

இரண்டு நிகழ்வுகளிலும் விகிதாசார காரணி பைசோமோடுலஸ் டி. அதே பைசோ எலக்ட்ரிக், நேரடி (dpr) மற்றும் தலைகீழ் (drev) பைசோ எலக்ட்ரிக் விளைவுக்கான பைசோமோடுலி ஒன்றுக்கொன்று சமமாக இருக்கும். எனவே, பைசோ எலக்ட்ரிக்ஸ் என்பது ஒரு வகை மீளக்கூடிய எலக்ட்ரோ மெக்கானிக்கல் டிரான்ஸ்யூசர்கள்.

நீளமான மற்றும் குறுக்கு பைசோ எலக்ட்ரிக் விளைவு

பைசோ எலக்ட்ரிக் விளைவு, மாதிரியின் வகையைப் பொறுத்து, நீளமாகவோ அல்லது குறுக்காகவோ இருக்கலாம்.நீளமான பைசோஎலக்ட்ரிக் விளைவின் விஷயத்தில், வெளிப்புற மின்சார புலத்திற்கு பதிலளிக்கும் வகையில் திரிபு அல்லது திரிபுக்கு பதிலளிக்கும் கட்டணங்கள் தொடக்க நடவடிக்கையின் அதே திசையில் உருவாக்கப்படுகின்றன. குறுக்கு பைசோ எலக்ட்ரிக் விளைவுடன், கட்டணங்களின் தோற்றம் அல்லது சிதைவின் திசையானது அவற்றை ஏற்படுத்தும் விளைவின் திசைக்கு செங்குத்தாக இருக்கும்.

ஒரு மாற்று மின்சார புலம் ஒரு பைசோ எலக்ட்ரிக் மீது செயல்படத் தொடங்கினால், அதே அதிர்வெண் கொண்ட ஒரு மாற்று சிதைவு அதில் தோன்றும். பைசோ எலக்ட்ரிக் விளைவு நீளமாக இருந்தால், சிதைவுகள் பயன்படுத்தப்படும் மின்சார புலத்தின் திசையில் சுருக்க மற்றும் பதற்றத்தின் தன்மையைக் கொண்டிருக்கும், மேலும் அது குறுக்காக இருந்தால், குறுக்கு அலைகள் கவனிக்கப்படும்.

பயன்படுத்தப்பட்ட மாற்று மின்சார புலத்தின் அதிர்வெண் பைசோ எலக்ட்ரிக்கின் அதிர்வு அதிர்வெண்ணுக்கு சமமாக இருந்தால், இயந்திர சிதைவின் வீச்சு அதிகபட்சமாக இருக்கும். மாதிரியின் அதிர்வு அதிர்வெண்ணை சூத்திரத்தால் தீர்மானிக்க முடியும் (V என்பது இயந்திர அலைகளின் பரவலின் வேகம், h என்பது மாதிரியின் தடிமன்):

பைசோஎலக்ட்ரிக் பொருளின் மிக முக்கியமான பண்பு எலக்ட்ரோ மெக்கானிக்கல் இணைப்பு குணகம் ஆகும், இது இயந்திர அதிர்வுகளின் விசைக்கு இடையேயான விகிதத்தை குறிக்கிறது. இந்த குணகம் பொதுவாக 0.01 முதல் 0.3 வரையிலான மதிப்பை எடுக்கும்.

பைசோ எலக்ட்ரிக்ஸ் என்பது சமச்சீர் மையம் இல்லாமல் கோவலன்ட் அல்லது அயனி பிணைப்பைக் கொண்ட ஒரு பொருளின் படிக அமைப்பால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. குறைந்த கடத்துத்திறன் கொண்ட பொருட்கள், இதில் மிகக் குறைவான இலவச சார்ஜ் கேரியர்கள் உள்ளன, அவை உயர் பைசோ எலக்ட்ரிக் பண்புகளால் வேறுபடுகின்றன.பைசோ எலக்ட்ரிக்ஸ் அனைத்து ஃபெரோ எலக்ட்ரிக்ஸ் மற்றும் குவார்ட்ஸின் படிக மாற்றம் உட்பட அறியப்பட்ட பொருட்களின் செல்வத்தையும் உள்ளடக்கியது.

ஒற்றை கிரிஸ்டல் பைசோ எலக்ட்ரிக்ஸ்

இந்த வகை பைசோ எலக்ட்ரிக்ஸில் அயனி ஃபெரோ எலக்ட்ரிக்ஸ் மற்றும் படிக குவார்ட்ஸ் (பீட்டா-குவார்ட்ஸ் SiO2) ஆகியவை அடங்கும்.

பீட்டா குவார்ட்ஸின் ஒற்றைப் படிகமானது பக்கவாட்டில் இரண்டு பிரமிடுகளைக் கொண்ட அறுகோண ப்ரிஸத்தின் வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளது. இங்கே சில படிகவியல் திசைகளை முன்னிலைப்படுத்துவோம். இசட் அச்சு பிரமிடுகளின் உச்சிகள் வழியாக செல்கிறது மற்றும் படிகத்தின் ஒளியியல் அச்சாகும். கொடுக்கப்பட்ட அச்சுக்கு (Z) செங்குத்தாக ஒரு திசையில் அத்தகைய படிகத்திலிருந்து ஒரு தட்டு வெட்டப்பட்டால், பைசோ எலக்ட்ரிக் விளைவை அடைய முடியாது.

அறுகோணத்தின் செங்குத்துகள் வழியாக X அச்சுகளை வரையவும், அத்தகைய மூன்று X அச்சுகள் உள்ளன. நீங்கள் X அச்சுகளுக்கு செங்குத்தாக தகடுகளை வெட்டினால், சிறந்த பைசோ எலக்ட்ரிக் விளைவு கொண்ட மாதிரியைப் பெறுவோம். அதனால்தான் எக்ஸ்-அச்சுகள் குவார்ட்ஸில் மின்சார அச்சுகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. குவார்ட்ஸ் படிகத்தின் பக்கங்களுக்கு செங்குத்தாக வரையப்பட்ட மூன்று Y அச்சுகளும் இயந்திர அச்சுகள்.

இந்த வகை குவார்ட்ஸ் பலவீனமான பைசோ எலக்ட்ரிக்ஸுக்கு சொந்தமானது, அதன் எலக்ட்ரோ மெக்கானிக்கல் இணைப்பு குணகம் 0.05 முதல் 0.1 வரை இருக்கும்.

573 டிகிரி செல்சியஸ் வரை வெப்பநிலையில் பைசோ எலக்ட்ரிக் பண்புகளை பராமரிக்கும் திறனின் காரணமாக படிக குவார்ட்ஸ் மிகப் பெரிய பொருந்தக்கூடிய தன்மையைக் கொண்டுள்ளது. இத்தகைய கூறுகள் ஒரு உச்சரிக்கப்படும் இயற்கை அதிர்வு அதிர்வெண் மூலம் வேறுபடுகின்றன.

லித்தியம் நியோபைட் (LiNbO3) என்பது அயன் ஃபெரோ எலக்ட்ரிக்ஸ் (லித்தியம் டான்டலேட் LiTaO3 மற்றும் பிஸ்மத் ஜெர்மானேட் Bi12GeO20 உடன்) தொடர்புடைய பைசோ எலக்ட்ரிக் பொருள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.அயனி ஃபெரோஎலக்ட்ரிக்ஸ் ஒரு ஒற்றை-டொமைன் நிலைக்கு கொண்டு வர கியூரி புள்ளிக்கு கீழே உள்ள வெப்பநிலையில் வலுவான மின்சார புலத்தில் முன்கூட்டியே இணைக்கப்படுகின்றன. இத்தகைய பொருட்கள் எலக்ட்ரோ மெக்கானிக்கல் இணைப்பின் அதிக குணகங்களைக் கொண்டுள்ளன (0.3 வரை).

காட்மியம் சல்பைட் CdS, துத்தநாக ஆக்சைடு ZnO, துத்தநாக சல்பைட் ZnS, காட்மியம் செலினைடு CdSe, காலியம் ஆர்சனைடு GaAs போன்றவை. அவை அயனி-கோவலன்ட் பிணைப்புடன் குறைக்கடத்தி வகை சேர்மங்களின் எடுத்துக்காட்டுகள். இவை பைசோ குறைக்கடத்திகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

இந்த இருமுனை ஃபெரோஎலக்ட்ரிக்ஸின் அடிப்படையில், எத்திலென்டியமைன் டார்ட்ரேட் C6H14N8O8, டூர்மலைன், ரோசெல் உப்பின் ஒற்றைப் படிகங்கள், லித்தியம் சல்பேட் Li2SO4H2O - பைசோ எலக்ட்ரிக்ஸ் ஆகியவையும் பெறப்படுகின்றன.

பாலிகிரிஸ்டலின் பைசோ எலக்ட்ரிக்ஸ்

ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் மட்பாண்டங்கள் பாலிகிரிஸ்டலின் பைசோ எலக்ட்ரிக்ஸைச் சேர்ந்தவை. ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் மட்பாண்டங்களுக்கு பைசோஎலக்ட்ரிக் பண்புகளை வழங்க, அத்தகைய மட்பாண்டங்கள் 100 முதல் 150 ° C வெப்பநிலையில் வலுவான மின்சார புலத்தில் (2 முதல் 4 MV / m வலிமையுடன்) ஒரு மணிநேரத்திற்கு துருவப்படுத்தப்பட வேண்டும். , துருவமுனைப்பு அதில் உள்ளது, இது பைசோ எலக்ட்ரிக் விளைவைப் பெறுவதை சாத்தியமாக்குகிறது. இதனால், 0.2 முதல் 0.4 வரையிலான பைசோஎலக்ட்ரிக் இணைப்புக் குணகங்களைக் கொண்ட வலுவான பைசோ எலக்ட்ரிக் மட்பாண்டங்கள் பெறப்படுகின்றன.

தேவையான வடிவத்தின் பைசோ எலக்ட்ரிக் கூறுகள் பைசோசெராமிக்ஸால் செய்யப்படுகின்றன, பின்னர் தேவையான இயற்கையின் இயந்திர அதிர்வுகளைப் பெறுகின்றன (நீள்வெட்டு, குறுக்கு, வளைவு). தொழில்துறை பைசோசெராமிக்ஸின் முக்கிய பிரதிநிதிகள் பேரியம் டைட்டனேட், கால்சியம், ஈயம், ஈயம் சிர்கோனேட்-டைட்டனேட் மற்றும் பேரியம் லீட் நியோபேட் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் தயாரிக்கப்படுகின்றன.

பாலிமர் பைசோ எலக்ட்ரிக்ஸ்

பாலிமர் ஃபிலிம்கள் (எ.கா. பாலிவினைலைடின் ஃவுளூரைடு) 100-400% நீட்டிக்கப்பட்டு, பின்னர் மின்சார புலத்தில் துருவப்படுத்தப்பட்டு, பின்னர் மின்முனைகள் உலோகமயமாக்கல் மூலம் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இதனால், 0.16 வரிசையின் எலக்ட்ரோ மெக்கானிக்கல் இணைப்பு குணகம் கொண்ட பிலிம் பைசோ எலக்ட்ரிக் கூறுகள் பெறப்படுகின்றன.

பைசோ எலக்ட்ரிக்ஸ் பயன்பாடு

தனித்தனி மற்றும் ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட பைசோ எலக்ட்ரிக் கூறுகளை ஆயத்த ரேடியோ பொறியியல் சாதனங்களின் வடிவத்தில் காணலாம் - அவற்றுடன் இணைக்கப்பட்ட மின்முனைகளுடன் கூடிய பைசோ எலக்ட்ரிக் டிரான்ஸ்யூசர்கள்.

குவார்ட்ஸ், பைசோ எலக்ட்ரிக் மட்பாண்டங்கள் அல்லது அயனி பைசோ எலக்ட்ரிக்ஸ் ஆகியவற்றால் செய்யப்பட்ட இத்தகைய சாதனங்கள் மின் சமிக்ஞைகளை உருவாக்கவும், மாற்றவும் மற்றும் வடிகட்டவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஒரு விமானம்-இணை தட்டு ஒரு குவார்ட்ஸ் படிகத்திலிருந்து வெட்டப்படுகிறது, மின்முனைகள் இணைக்கப்பட்டுள்ளன - ஒரு ரெசனேட்டர் பெறப்படுகிறது.

ரெசனேட்டரின் அதிர்வெண் மற்றும் Q-காரணி தட்டு வெட்டப்பட்ட படிக அச்சுகளின் கோணத்தைப் பொறுத்தது. பொதுவாக, 50 மெகா ஹெர்ட்ஸ் வரையிலான ரேடியோ அதிர்வெண் வரம்பில், அத்தகைய ரெசனேட்டர்களின் Q காரணி 100,000 ஐ அடைகிறது. கூடுதலாக, பைசோ எலக்ட்ரிக் டிரான்ஸ்யூசர்கள் அதிக உள்ளீட்டு மின்மறுப்புடன் கூடிய பைசோ எலக்ட்ரிக் டிரான்ஸ்பார்மர்களாக பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

தரக் காரணி மற்றும் அதிர்வெண் அடிப்படையில், குவார்ட்ஸ் அயன் பைசோ எலக்ட்ரிக்ஸை விட சிறப்பாக செயல்படுகிறது, இது 1 GHz வரை அதிர்வெண்களில் செயல்படும் திறன் கொண்டது. மிக மெல்லிய லித்தியம் டான்டலேட் தகடுகள் 0.02 முதல் 1 ஜிகாஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண் கொண்ட மீயொலி அதிர்வுகளை உமிழ்ப்பவர்களாகவும் பெறுபவர்களாகவும், ரெசனேட்டர்கள், வடிகட்டிகள், மேற்பரப்பு ஒலி அலைகளின் தாமதக் கோடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

மின்கடத்தா அடி மூலக்கூறுகளில் டெபாசிட் செய்யப்பட்ட பைசோ எலக்ட்ரிக் செமிகண்டக்டர்களின் மெல்லிய படலங்கள் இன்டர்டிஜிட்டல் டிரான்ஸ்யூசர்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன (மேற்பரப்பு ஒலி அலைகளை தூண்டுவதற்கு மாறி மின்முனைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன).

குறைந்த அதிர்வெண் பைசோ எலக்ட்ரிக் டிரான்ஸ்யூசர்கள் இருமுனை ஃபெரோ எலக்ட்ரிக்ஸ் அடிப்படையில் தயாரிக்கப்படுகின்றன: மினியேச்சர் மைக்ரோஃபோன்கள், ஒலிபெருக்கிகள், பிக்கப்கள், அழுத்தத்திற்கான சென்சார்கள், சிதைப்பது, அதிர்வு, முடுக்கம், மீயொலி உமிழ்ப்பான்கள்.