Пьезоэлектрический эффект кратко

Привет, Вы узнаете о том , что такое пьезоэлектрический эффект , Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое пьезоэлектрический эффект , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Акустроэлектроника и акустооптика.

На рис. 1, а показана структура элементарной ячейки кварца, состоящей из 3х молекул диоксида кремния. При отсутствии деформации центр тяжести положительных и отрицательных ионов совпадает (плюсом отмечены ионы кремния, минусом – кислорода). Сжатие кристалла в вертикальном направлении (рис. 1, б) приводит к смещению положительных ионов вниз, а отрицательных вверх. Соответственно, на наружных электродах появляется разность потенциалов. Рассмотренное явление называют прямым пьезоэлектрическим эффектом. Существует и обратный пьезоэффект, когда под действием приложенного напряжения и в зависимости от его полярности пьезокристалл (кварц, сегнетова соль, турмалин и др.) поляризуется и изменяет свои геометрические размеры. Если же к пьезокристаллу приложить переменное напряжение, то в нем возбуждаются механические колебания определенной частоты, зависящей от размеров кристалла. Явления прямого и обратного пьезоэффекта известны давно. Однако лишь в последние годы, благодаря развитию полупроводниковой техники и микроэлектроники, удалось создать качественно новые акустоэлектронные функциональные устройства.

    В 1956 г. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . К.Б. Толпыго и З.И. Урицким [9] и независимо Г. Вайнрайхом [10] была высказана идея о возможности усиления ОАВ сверхзвуковым дрейфовым потоком электронов. Этот эффект был впервые обнаружен и исследован экспериментально в 1961 г. А.Р. Хатсоном, Дж.Г. МакФи и Д.Л. Уайтом [11] в пьезоэлектрическом полупроводнике CdS. Полученное усиление было весьма велико; например, на частоте 45 МГц оно составляло 54 дБ*см-1.

    Ввиду открывающейся принципиальной возможности создания новых типов полупроводниковых усилителей и генераторов эта работа вызвала бурный поток исследований акустоэлектронных явлений в твердых телах.В 1962 г. многими теоретиками практически одновременно и независимо друг от друга была построена линейная теория электронного поглощения и усиления звука в полупроводниках разных типов — пьезоэлектрических, непьезоэлектрических, многодолинных, с "горячими" электронами, магнитных и т.д.     

Было показано, что механизм усиления АВ в "низкочастотном" случае,

kl < 1,

где к—волновое число АВ, l— длина свободного пробега электронов, подобен механизму усиления в лампе бегущей волны (ЛБВ). Пьезоэлектрическое поле АВ собирает электроны в сгустки, которые, двигаясь вместе с волной, оказываются либо на заднем (рис. 2а), либо на переднем (рис. 2б) склоне потенциальных ям, создаваемых АВ, — в зависимости от скорости дрейфа электронов Vd. В первом случае (рис. 2a), Vd < FAB, АВ поглощается и затухает, во втором (рис. 2б), Vd > FAB, усиливается4 (VAB — скорость АВ).

Рис. 2. Усиление акустических волн в полупроводниках сверхзвуковым дрейфом электронов: (а) Vd < VАВ – «электронное» поглощение; (б) Vd > VАВ – «электронное усиление».

Информация, изложенная в данной статье про пьезоэлектрический эффект , подчеркивают роль современных технологий в обеспечении масштабируемости и доступности. Надеюсь, что теперь ты понял что такое пьезоэлектрический эффект и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Акустроэлектроника и акустооптика