L'un des problèmes de l'électronique et de l'électrotechnique modernes est la conversion du courant électrique en mouvement mécanique et vice versa. Cela est dû à la nature différente du mouvement mécanique et du courant électrique. Il existe différentes approches pour résoudre ce problème, chacune avec sa propre classe d'appareils. La technologie piézoélectrique est discutée ensuite.
L'essence de l'effet piézoélectrique et ses principales propriétés
Les premiers rapports sur l'effet piézoélectrique ont été publiés en 1880 en France par les frères Curie. Ils ont constaté que lors de la déformation mécanique du quartz et de certains autres matériaux cristallins par pression, compression, étirement et torsion, une charge électrique apparaît dessus. Les auteurs de la découverte ont appelé ces charges piézoélectricité du mot grec «écraser». En conséquence, les matériaux ayant une telle propriété ont été attribués par eux au groupe des piézoélectriques.
Une qualité remarquable de l'effet piézoélectrique est sa réversibilité, comme l'illustre la figure 1. En d'autres termes, tout matériau piézoélectrique crée non seulement une charge électrique sous pression, mais commence également à changer de volume lorsqu'il est dans un champ électrique.
Les dispositifs piézoélectriques sont répandus dans la technologie moderne. Ceci est facilité par:
- bon marché, prévalence et facilité de traitement des matériaux piézoélectriques;
- bonne stabilité de leurs caractéristiques électriques et mécaniques dans le temps.
Le fait que l'ampleur de la charge elle-même et des déplacements mécaniques dans certains cas, ils sont suffisants pour leur utilisation directe sans l'intervention d'amplificateurs supplémentaires.
Quelques domaines d'application
Voici quelques exemples de technologie piézoélectrique à usage de masse.
Le briquet piézo portable a été mis en vente en masse dans les années 70. le siècle dernier. L'électricité qui apparaît sur le cristal lorsque vous appuyez sur la touche va aux électrodes, entre lesquelles, une fois déchargée, une étincelle saute et enflamme le gaz. Actuellement, les cuisinières à gaz des modèles intermédiaires et plus anciens sont équipés d'éléments intégrés, figure 2.
Le filtre piézo est populaire en électronique en raison du fait qu'en tant que système mécanique, un cristal piézo-électrique a une valeur vibratoire très élevée de mérite. En conséquence, il peut réduire considérablement la bande passante de filtrage et séparer efficacement les signaux les uns des autres.
Le sonar utilise un cristal comme émetteur d'ondes acoustiques et comme récepteur de signal, réfléchi de tout obstacle sous-marin (fond, poisson, bois flotté, sous-marin, etc.), image 3.
Micromouvements d'éléments de focalisation de caméras de télévision, commutateurs électromécaniques de signaux optiques et autres éléments. Avantage en ce qu'ils créent un mouvement linéaire directement sans transformation intermédiaire de la rotation.
Buzzers de téléphone portable qui font vibrer un appel en mode silencieux.
Têtes piézo pour imprimantes à jet d'encre pour contrôler le processus d'application de l'encre sur le papier.