إن 
English
Deutsch
中文简体
بيزو الجرس تعتبر بلورات كهرضغطية ومكونات السيراميك حساسة للغاية للإشارات الكهربائية نظرًا لخصائصها الكهرضغطية الجوهرية. تنشأ الحساسية من القدرة الكامنة لهذه المواد على توليد تشوه ميكانيكي استجابة لتغيرات الجهد الكهربائي، والعكس صحيح. هناك عدة عوامل تساهم في هذه الحساسية:
1. التأثير الكهروضغطي: التأثير الكهروضغطي هو ظاهرة تظهر فيها بعض المواد، مثل بلورات الكوارتز، تيتانات زركونات الرصاص (PZT)، وغيرها من السيراميك الكهروضغطي، تغيرًا في الشكل أو تشوهًا ميكانيكيًا عند تعرضها لمجال كهربائي. وعلى العكس من ذلك، فإنها تنتج أيضًا شحنة كهربائية عندما تتشوه ميكانيكيًا.
2. البنية الشبكية: إن الحساسية العالية للمواد الكهرضغطية متجذرة في بنيتها الشبكية البلورية. تحتوي هذه المواد على ترتيب غير متماثل للشحنات الموجبة والسالبة داخل بنيتها البلورية. عندما يتم تطبيق مجال كهربائي، فإنه يؤدي إلى إجهاد داخل المادة، مما يسبب استجابة ميكانيكية.
3. محاذاة ثنائي القطب: تتكون المواد الكهروضغطية من ثنائيات أقطاب كهربائية (أزواج من الشحنات الموجبة والسالبة) تتماشى بشكل طبيعي في حالتها غير المقيدة. عندما يتم تطبيق مجال كهربائي، فإنه يعطل محاذاة ثنائي القطب، مما يتسبب في تشوه المادة.
4. تأثير الانقباض الكهربائي: بالإضافة إلى التأثير الكهرضغطي الأولي، فإن المواد الكهروضغطية تظهر أيضًا تأثير الانقباض الكهربائي. هذا التأثير هو المسؤول عن التشوه الثانوي الذي يحدث عندما تستجيب ثنائيات القطب للجهد المطبق. كما أنه يعزز حساسية المادة.
5. التأثيرات الكهرضغطية المباشرة والعكسية: يشير التأثير الكهروضغطي المباشر إلى توليد شحنة كهربائية استجابة للتشوه الميكانيكي، في حين يشير التأثير الكهروضغطي العكسي إلى توليد تشوه ميكانيكي استجابة لمجال كهربائي مطبق. كلا التأثيرين أساسيان لحساسية المواد الكهرضغطية.
6. التحويل الفعال: تتميز البلورات والسيراميك الكهرضغطية بكفاءة عالية في تحويل الطاقة الكهربائية إلى حركة ميكانيكية. حتى الإشارات الكهربائية ذات الجهد المنخفض نسبيًا يمكن أن تحدث تشوهًا ميكانيكيًا كبيرًا، مما يؤدي إلى اهتزاز وإنتاج الصوت.
7. الاستجابة اللحظية: إن استجابة المواد الكهرضغطية للإشارات الكهربائية تكون فورية تقريبًا. عند تطبيق الجهد أو إزالته، يتغير شكل المادة على الفور، مما يسمح بنقل الإشارة بسرعة.
8. التحويل الدقيق للإشارة: توفر المواد الكهرضغطية تحويلًا دقيقًا للإشارة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب الدقة، مثل أجهزة الاستشعار والأجهزة الصوتية.
9. الإجهاد المعتمد على الجهد: يتناسب حجم التشوه الميكانيكي بشكل مباشر مع حجم الجهد المطبق. تسمح هذه العلاقة الخطية بالتحكم الدقيق في مدى التشوه وإنتاج الصوت.
إن الحساسية المتأصلة للمواد الكهروضغطية للإشارات الكهربائية تجعلها ذات قيمة في العديد من التطبيقات، بما في ذلك الطنانات الضغطية، وأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية، والميكروفونات، والمحركات، والمزيد. تعد قدرتهم على الاستجابة السريعة والدقيقة للتغيرات الكهربائية مفيدة بشكل خاص في التطبيقات التي تتطلب ردود فعل في الوقت الفعلي أو تحكمًا دقيقًا.
