[물리학]압전효과 및 원리

소개글

압전효과의 원리 및 압전재료에 대하여 설명하고 있습니다.

목차

(1)압전효과(Piezoelectric effect)
(2) 결정과 압전효과
(3) 압전재료
(4) 생활속의 압전효과
가스렌지의 점화 불꽃
세라믹 마이크로 폰
전자 라이터

본문내용

압전현상은 응력 T, 전계 E, 전기변위 D, 분극 P가
관련되어 전기적 결합이 일어난다. 위 그림은 이들의 현상
을 나타낸 것이다. 이 압전기 효과는 매우 중요한 현상으
로서 센서 및 전기계통은 물론 음향 각종 전자회로에
널리 이용된다.

결정과 압전효과
결정에 전계를 주면 원자나 이온에 쌍극자 모멘트를 발생시키고 미소의 기계적인 변형도 일어난다. 이것을 전기적인 변형(Electrostriction)이라 하고 이와 반대로 외력을 가하여 이온을 변위시킬 경우 전기분극이 생기는 경우와 생기지 않는 경우가 있다.

전기적인 변형은 전계의 방향을 바꾸어도 변형의 부호나 크기는 변함이 없는 것이 있는데 이러한 현상은 결정의 구조와 매우 밀접한 관련이 있다.

즉, 압전효과가 결정의 중심에서 이탈하여 발생하는 것은 옆의 그림과 같이 x방향에서 당기면 각도 θ가 커져서 y의 정방향으로 분극이 발생한다.

또 압축하면 θ가 감소되어 Y축의 방향으로 분극이 일어난다. 그러나 외력을 가해도 결정이 대칭성을 유지하면 분극은 발생되지 않는다.

이렇게 해서 결정체의 압전성은 대칭 중심이 없는 한정된 결정체에 속하는 물질에서만 볼 수 있다. 따라서 결정의 압전성을 알기 위해서는 결정계, 결정족 및 결정의 대칭성에 관한 기본 지식이 필요하다

(3) 압전재료

압전재료의 종류는 매우 다양하나 센서로서 사용되고 있는 범위는 한정되어 있다. 현재 널리 이용되고 있는 압전재료로의 대표적인 것은 세라믹 계통의 재료이다 높은 압전효과를 갖는 대표적 물질은 다음과 같다.
Rochelle 염, BaTiO3, PbTiO3, LiNbO3, 수정(SiO2), Pb(Zr, Ti)O3, PVDF 등

참고 자료

없음