压电石英晶振是电子元件中的具备有的.所有压电材料是由于机械应力(例如压缩)而可以产生电的材料.当施加电压(电)时,这些材料也会变形.所有压电材料都是不导电的,以便发生压电效应并起作用.它们可以分为两组:晶体和陶瓷.

压电材料的一些例子是PZT(也称为锆钛酸铅),钛酸钡和铌酸锂.与石英和其他天然压电材料相比,这些人造材料具有更显着的效果(更好的材料使用).

将PZT与石英进行比较.对于相同的施加机械应力,PZT可以产生更多电压.相反,向PZT而不是石英施加电压可以提供更多的运动.石英晶振是众所周知的压电材料,也是第一种已知的压电材料.

PZT是在两种化学元素(铅和锆)的作用下(在高温下)生成和生成的,并与称为钛酸盐的化合物结合.PZT的化学式为(Pb[Zr(x)Ti(1-x)]O3).它通常用于生产超声波换能器,陶瓷电容器和其他传感器和执行器.它还表现出一系列不同的特性.1952年,PZT由东京工业大学制造.

钛酸钡是具有压电特性的铁电陶瓷材料.6因此,钛酸钡已被用作压电材料比大多数其他更长.其化学式为BaTiO3.钛酸钡于1941年在第二次世界大战期间被发现.

铌酸锂是一种结合了氧,锂和铌的化合物.其化学式为LiNbO3.铁电陶瓷材料也就像钛酸钡一样,它也具有压电性能.

压电器件

声纳

声纳来自20世纪初,由刘易斯尼克松发明.他最初开发了声纳以帮助探测冰山.然而,在第一次世界大战期间对声纳的兴趣上升,以帮助将潜艇定位在水下.当然,声纳目前有许多用途和用途,从定位鱼到水下导航等等.

对于压电声纳,使用逆压电效应的发射器发出声波来搜索前方的物体.

在图1中,声纳通过发射器发出声波(信号)以搜索前方的物体.发射器使用反压电效应,即当发射器使用电压来帮助它发出声波时.一旦声波击中物体,它就会反弹回来.反弹回弹的声波将被接收器检测到.

与发射器不同,接收器使用直接压电效应.接收器压电器件被返回的声波压缩.它将信号(电压)发送到信号处理电子设备,该信号处理电子设备将采用反弹声波并开始处理它.它将通过计算来自发射器和接收器的定时信号来确定物体的距离.

压电致动器

图2显示了压电致动器的操作.底座保持静止,其作用类似于将中间压电材料夹在中间的金属板.然后将电压施加到材料上,该材料从施加的电压的电场膨胀和收缩.压电晶体移动很小,无论是向前还是向后.一旦压电材料或晶体移动,它就会缓慢地推动和拉动致动器.

在压电致动器中,电压施加到压电材料上,引起膨胀和收缩.

压电致动器具有许多用途和应用.例如,针织机械和盲文机器使用这些致动器,因为它们具有如此少量的运动部件和非常简单的设计.它们甚至可以在摄像机和手机中找到,因为它们被证明是最熟练的自动聚焦机制.

压电扬声器和蜂鸣器

压电扬声器和蜂鸣器使用反压电效应来产生和产生声音.当电压施加到扬声器和蜂鸣器时,会产生声波(图2,再次).施加到扬声器或蜂鸣器的压电陶瓷晶振的音频电压信号将使材料振动空气.这种振动会产生从扬声器中传出的声波.

压电扬声器通常用于闹钟或其他小型机械设备中,以产生简单,高质量的音频声音.那是因为它们仅限于少量的频率响应.

压电驱动器

压电驱动器可以将低电池电压转换为高电压以为压电设备供电.压电驱动器非常重要,因为它们可以帮助工程师产生更大的电压,从而产生更大的正弦波.

压电驱动器将低电池电压转换为更高的电压,用于驱动驱动器件的放大器.振荡器输入小的正弦波,放大器变成更大的正弦波.

图3是示出压电驱动器操作的框图.压电驱动器将采用低电池电压并使用增压器将其转换为更高的电压.然后使用较高的电压为放大器供电.有源晶体振荡器将输入小的正弦波,放大器将变为更大的电压正弦波.放大器驱动压电器件.