압전 효과와 그 원리
압전 효과의 원리는 압전 재료에 압력을 가하면 전위차가 발생한다는 것입니다(직접 압전 효과). 반대로 전압을 가하면 기계적 응력이 발생합니다(역 압전 효과). 즉, 압전 세라믹은 기계적 에너지를 전기 에너지로, 또는 그 반대로 변환할 수 있는 능력을 가지고 있어 흥미로운 상호 관계를 나타냅니다.
직접 압전 효과
압전 물질에 일정한 방향으로 외부 힘이 가해지면 내부 분극이 발생하여 동시에 서로 반대 전하를 띤 표면이 생성됩니다. 외부 힘이 제거되면 물질은 다시 전하가 없는 상태로 돌아갑니다. 가해지는 힘의 방향을 바꾸면 전하의 극성이 바뀝니다. 생성되는 전하량은 가해지는 힘의 크기에 비례합니다. 이러한 현상을 직접 압전 효과라고 합니다. 대부분의 압전 센서는 직접 압전 효과를 이용하여 제작됩니다.
역압전 효과
압전 재료에 전기장을 가하면 특정 방향으로 기계적 변형이 발생하며, 변형의 크기는 외부 전기장의 세기에 비례합니다. 이러한 현상을 역압전 효과라고 합니다. 역압전 효과를 이용한 장치는 초음파 공학 및 미세 운동 분야에서 응용됩니다.
I. 관형 압전 세라믹의 기본 구조 및 작동 원리
관형 압전 세라믹은 압전 세라믹 재료로 만들어진 관형 부품입니다. 주요 구조는 관형 세라믹 본체, 외부 전극 및 내부 전극으로 구성됩니다. 외부 전극과 내부 전극은 각각 관형 세라믹 본체의 외면과 내면에 위치하며, 서로 일정한 간격을 유지합니다.
전기장의 영향 하에서, 외부 및 내부 전극에 의해 유도되는 서로 다른 전기장은 관형 세라믹 본체의 압축 변형 및 왜곡을 유발합니다. 결과적으로, 관형 압전 세라믹은 압전 효과와 결합 효과 특성을 나타내어 초음파 센서, 음향 필터, 음향 발생기 및 무선 통신과 같은 분야에 적용될 수 있습니다.
II. 관형 압전 세라믹의 진동 방향
관형 압전 세라믹의 진동 방향은 설계, 제조 및 적용 과정에서 주의 깊게 고려해야 할 중요한 문제입니다. 진동 방향은 일반적으로 전극 극성과 특정 적용 분야의 요구 사항에 따라 결정됩니다. 따라서 설계 및 제조 단계에서는 의도된 적용 분야와 작동 특성을 고려하여 전극 극성과 진동 방향을 결정해야 합니다.
일반적으로 관형 압전 세라믹의 진동 방향은 세라믹 재료의 압전 방향에 수직이어야 합니다. 즉, 관형 압전 세라믹에 전기장이 가해졌을 때 세라믹 본체의 진동 방향이 전기장 방향에 수직이어야 합니다. 이러한 배열은 관형 압전 세라믹의 효율과 신뢰성을 효과적으로 향상시키는 동시에 온도 민감도와 고장률을 감소시킵니다.
III. 관형 압전 세라믹의 응용 시나리오 및 작동 특성
관형 압전 세라믹은 압전 효과와 결합 효과를 나타내며, 다음과 같은 응용 시나리오 및 작동 특성을 갖습니다.
1. 초음파 센서
관형 압전 세라믹은 초음파 센서에 통합될 수 있습니다. 전기장을 가하여 진동을 유도하면 음파를 감지 가능한 전기 신호로 변환합니다.
2. 음파 필터
관형 압전 세라믹은 음향파 필터에 사용될 수 있습니다. 전기장을 가하면 진동을 발생시켜 원치 않는 주파수 신호를 걸러냅니다.
3. 음파 발생기
관형 압전 세라믹은 음파 발생기에 사용될 수 있습니다. 전기장을 가하면 진동하여 특정 주파수의 음파 신호를 생성합니다.
4. 무선 통신
관형 압전 세라믹은 무선 통신에 사용될 수 있습니다. 전기장을 가하면 진동하여 전기 신호를 음파 신호로 변환하여 전송할 수 있습니다.
노르케’당사의 제품군은 특수 세라믹 소재를 포함합니다. 이러한 제품은 전자, 기계, 화학, 금속, 신에너지 및 반도체를 포함한 다양한 첨단 산업 분야에서 광범위하게 사용됩니다.