Piezoelectricity, Piezoelectric Effect, Piezoelectric Crystal   압전 효과, 압전 현상, 압전 결정

(2023-02-16)

피에조 효과, 압전 재료, 압전 소자, 압전


1. 압전 효과 (Piezoelectricity)

  ※ `piezein(압력)` + `electricity(전기)` 합성어

  ㅇ 전기 - 기계 가역적 현상 (reciprocal)
     - 전기 - 기계적 성질선형적으로 연결시켜줌
        . 탄성 저항(Electro Resistivity) 효과라고도 불리움

  ㅇ 압력을 받으면, `표면전하` 발생하고, `내부에 전기장` 발생

  ※ 1880년 리 형제(Pierre Curie, Paul-Jacques Curie)에 의해 발견


2. 압전 효과의 구분

  ㅇ 정 압전 효과  :  물질응력을 가하면 전기분극이 발생
     - 기계에너지 → 전기적 에너지
        . 물질에 가한 변형이 저항률을 변화시킴

  ㅇ 역 압전 효과  :  양단 간에 전기장을 가하면 물질에 변형이 일어남
     - 전기적 에너지기계에너지
        . 내부 모멘트 방향과 같은 방향으로 외부 전기장을 걸어주면, 결정 축소
        . 내부 모멘트 방향과 다른 방향으로 외부 전기장을 걸어주면, 결정 팽창


3. 압전 결정(물질)

  ㅇ 압전 현상을 나타내는 물질
     - 기계에너지와 전기적 에너지를 상호 변환시킬 수 있는 특성을 갖는 물질
        . 상 유전체  :  수정(석영,Quartz) 등
        . 강 유전체  :  대부분이 양호한 압전체
           .. LiNbO3, PbTiO3, PZT, BaTiO3 등

  ㅇ 주로, 대칭의 중심점을 갖지 않는, 비 대칭적인 결정들에 국한되어 발생
     - 외부력이 없을 때, 음 전하,양 전하 분포의 대칭 중심점 있으나,
     - 외부력이 가해지면, 전하 분포 상의 대칭 중심점이 없어지고, 전하 중심이 약간 틀어지면서,
     - 이로인해, 전기 분극이 발생되는 등

  ㅇ 한편, 압전현상은 결정(結晶) 만이 갖는 특성은 아님


4. 압전 현상의 응용트랜스듀서
     - 음향 기기       :  축음기 카트리지, 마이크로폰 (압력변화를 전기적 신호로 변환), 스피커 등
     - 충격 점화 장치  :  강유전성 세라믹스에 충격을 주면 압전현상에 의해 불꽃 발생 
     - 음파 탐지 장치  :  초음파의 발생 및 감지 가능

  ㅇ 센서
     - 힘 센서, 압력 센서, 변형 게이지, 가속도계 등

  ㅇ 수정 발진기, 필터주파수 조절
     - 압전 결정(Piezoelectric Crystal)을 사용하는 동조회로 발진기
        . 얇은 수정 조각의 양단에 도체 전극을 달아 전압을 걸어주면,
        . 전기 일그러짐(압전)에 의한 변형력이 발생되며, 
        . 이로부터, 기계진동을 일으킴
           .. 뛰어난 단기 주파수 안정도를 갖음
           .. 매우 높은 양호도(Q 인수)를 갖음

강유전체
   1. 강유전성   2. 압전 효과   3. SAW 필터   4. 초전 효과  
수정발진기
   1. XO (수정발진기)   2. 압전효과   3. 석영(수정)   4. TCXO (온도보상)   5. OCXO (항온조)  


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