Förstå den piezoelektriska effekten: hur det fungerar

Den grundläggande principen

Vissa material genererar en elektrisk laddning när de utsätts för mekanisk påfrestning.
Omvänt deformeras samma material när ett elektriskt fält appliceras över dem.
Detta fenomen är känt som den piezoelektriska effekten.

Materialstruktur: Piezoelektriska material har en asymmetrisk kristallgitterstruktur.
Stresstillämpning: När tryck eller kraft appliceras förskjuts de positiva och negativa laddningscentrumen i kristallgittret.
Laddningsseparation: Denna förskjutning leder till ett netto elektriskt dipolmoment, vilket resulterar i ackumulering av positiva laddningar på en yta och negativa laddningar på den motsatta ytan.
Spänningsgenerering: De separerade laddningarna skapar en elektrisk spänning över materialet.
Omvänd effekt: Att applicera en extern spänning gör att de elektriska dipolerna riktas in, vilket inducerar mekanisk påkänning och därmed deformation i materialet.

Material	Typisk spänningsutgång (spänningsberoende)	Deformation (fältberoende)	Temperaturområde (°C)
Kvarts	Låg till måttlig	Lätt	-50 till 200
PZT Keramik	Måttlig till hög	Moderat	-50 till 300
PVDF-polymerer	Låg	Hög	-50 till 100