Ero sivun ”Pietsosähköinen ilmiö” versioiden välillä

743 merkkiä lisätty ,  13 vuotta sitten
ei muokkausyhteenvetoa
Pietsosähköisyys on anisotrooppista eli esimerkiksi sähköiset, mekaaniset ja sähkömekaaniset ominaisuudet ovat erilaisia eri kideakseleiden suunnissa. Pietsoelementin muodon, koon ja polarisointiakselin suunnan sekä elektrodien sijoittelun valinnoilla saadaan aikaan halutut värähtelymuodot. [[Elektrodi]]t sijoitetaan tavallisesti kohtisuoraan polarisointiakseliin nähden mutta niiden koot ja muodot voivat vaihdella käyttötarkoituksen mukaan.
 
Pietsosähköilmiötä voidaan hyödyntää esimerkiksi kellovärähtelijöissä ([[kvartsikide]]), suodattimissa, pienen liikkeen tuottavissa aktuaattoreissa, [[ultraäänihitsaus|ultraäänihitsauksessa]], [[kidemikrofoni|kidemikrofoneissa]], [[paineanturi|paine]]- ja [[värähtelyanturi|värähtelyantureissa]]. Sähköisissä levysoittimissa käytettiin alunperin pietsokidettä muuttamaan neulan värähtelyt sähkösignaaliksi.
 
Vanhin pietsosähköinen materiaali on [[kvartsi]], joka löytyy luonnosta pietsosähköisenä suurikokoisena kiteenä. Kvartsikiteestä pietsoelementti leikataan sopivan suuntaisena, jotta [[polarisaatioakseli]] saadaan osoittamaan haluttuun suuntaan.
 
Koska pietsosähköinen polarisaatio on kiteisen materiaalin ominaisuus ja se vaihtelee eri kidesuunnissa, täytyy kiderakenteen olla tietyllä tavalla epäsymmetrinen (ei inversiokeskusta). Amorfiset aineet (lasit) eivät voi olla pietsosähköisiä. Monikiteisissä aineissa pietsosähköisyys keskiarvoistuu nollaksi, ellei kiteillä ole jotain preferenssisuuntaa.
Monikiteisissä ferrosähköisissä materiaaleissa voidaan pietsosähköisyys saada aikaan ulkoisella polarisoinnilla. Polarisointiprosessissa materiaali sijoitetaan korkeaan lämpötilaan (kuitenkin alle materiaalin [[Curie-piste]]en) ja altistetaan voimakkaalle sähkökentälle. Sähkökenttä suuntaa korkean lämpötilan vapauttamien kiteiden dipolit sähkökentän suuntaisiksi. Kun materiaali jäähdytetään sähkökentän vallitessa, jäävät dipolit saman suuntaisiksi, joten materiaali muuttuu pietsosähköiseksi. Monikiteistä pietsomateriaalia ei siis saa kuumentaa Curie-pisteeseen, koska kiteet vapautuvat ja pietsosähköisyys häviää.
 
Monikiteisissä ferrosähköisissä materiaaleissa voidaan pietsosähköisyys saada aikaan mm. ulkoisella polarisoinnilla. Polarisointiprosessissa materiaali sijoitetaan korkeaan lämpötilaan (kuitenkin alle materiaalin [[Curie-piste]]en) ja altistetaan voimakkaalle sähkökentälle. Sähkökenttä suuntaa korkean lämpötilan vapauttamien kiteiden dipolit sähkökentän suuntaisiksi. Kun materiaali jäähdytetään sähkökentän vallitessa, jäävät dipolit saman suuntaisiksi, joten materiaali muuttuu pietsosähköiseksi. MonikiteistäPolaroitua monikiteistä pietsomateriaalia ei siis saa kuumentaa Curie-pisteeseen, koska kiteet vapautuvat ja pietsosähköisyys häviää.
Yleisimpiä pietsomateriaaleja ovat seuraavat:
 
Pietsosähköisiä materiaaleja tunnetaan hyvin suuri joukko, mutta yleisimmin käytettyjä ovat seuraavat:
* [[alumiininitridi]] (AlN)
* [[lyijyzirkonititanaatti]] (lead-zirconate-titanate (PZT) [[lyijy|Pb]][[zirkonium|Zr]]<sub>0.525</sub>[[titaani|Ti]]<sub>0.475</sub>[[happi|O]]<sub>3</sub>)
* [[bariumtitanaatti]] (barium titanate [[barium|Ba]][[titaani|Ti]][[happi|O]]<sub>3</sub>)
* [[litiumsulfaatti]] (lithium sulfate [[litium|Li]][[rikki|S]][[happi|O]]<sub>4</sub>)
* [[kvartsi]] (quartz [[pii (alkuaine)|Si]][[happi|O]]<sub>2</sub>)
* [[litiumtantalaatti]] (lithium tantalate)
* [[litiumniobaatti]] (lithium niobate [[litium|Li]][[niobium|Nb]][[happi|O]]<sub>3</sub>)
* [[kaliumdivetyfosfaatti]] (potassium dihydrogen phosphate (KDP) [[kalium|K]][[vety|H]]<sub>2</sub>[[fosfori|P]][[happi|O]]<sub>4</sub>)
122

muokkausta