Het piëzo-elektrische effect in keramische materialen

De piëzo-elektrisch effectwerd ontdekt door Jacques en Pierre Curie in 1880. Ze vonden dat als bepaalde kristallen werden onderworpen aan mechanische spanning, ze elektrisch gepolariseerd werden en de mate van polarisatie evenredig was aan de aangebrachte stam. De Curies ontdekten ook dat dezelfde materialen vervormden wanneer ze werden blootgesteld aan een elektrisch veld. Dit is bekend geworden als het inverse piëzo-elektrische effect.

Depiëzo-elektrisch effect wordt vertoond door een aantal in de natuur voorkomende kristallen, bijvoorbeeld kwarts, toermalijn en natriumkaliumtartraat, en deze worden al vele jaren als elektromechanische omvormer gebruikt. Om een ​​kristal het piëzo-elektrische effect te laten vertonen, zou de structuur ervan geen symmetriecentrum moeten hebben. Een spanning (trek- of drukvast) die op een dergelijk kristal wordt toegepast, zal de scheiding tussen de positieve en negatieve ladingsplaatsen in elke elementaire cel die leidt tot een netto-polarisatie op het kristaloppervlak veranderen. Het effect is praktisch lineair, d.w.z. de polarisatie varieert direct met de aangebrachte spanning en richtingsafhankelijk, zodat druk- en trekspanningen elektrische velden zullen opwekken en derhalve een spanning van tegengestelde polariteit. Het is ook wederkerig, zodat als hetpiëzo-elektrisch keramisch kristal wordt blootgesteld aan een elektrisch veld, het zal een elastische spanning ervaren waardoor de lengte ervan toeneemt of afneemt in overeenstemming met de veldpolariteit.