Toshkent axborot texnologiyalari universiteti qarshi filali

Segnetoelektriklar - tashki maydon taʼsiri boʻlmaganda ham muayyan temperatura intervalida spontan (oʻz-oʻzidan) qutblanish qobiliyatiga ega boʻlgan dielektrik kristallar. S.ning bu xossasi elektr maydon, deformatsiya, temperaturaning ortishi yoki kamayishi kabi taʼsirlar ostida kuchli oʻzgaradi. "S." termini birinchi marta 1655-yilda sintez qilish yoʻli bilan vino kislotaning natriykaliyli qoʻshaloq tuzi (segnet tuzi) — NaKC4H4O64H2O ni kashf qilgan fransuz dorishunosi E. Senyet (Ye. Seignette, 1632—98) nomi bilan ataladi. S.ning oʻzoʻzidan qutblanish xususiyatini dastlab 1920-yilda segnet tuzlari kristallarida J. Valashek, 1930ylarda rus olimlari V. M. Vul, I.V.Kurchatov va P.P. Kobekolar aniqlagan. S.ning elektr xossalari koʻp jihatdan ferromagnetiklarning magnit xossalariga oʻxshashligidan xorijiy adabiyotlarda S. oʻrnida ferroelektriklar termini ishlatiladi. Segnet tuzi, bariy titanat, triglitsinsulfat, digidrofosfat kaliy va Mendeleyev davriy sistemasi elementlarining turli murakkab birikmalari S. hisoblanadi.
Segnetoelektrik xossaga ega boʻlgan kristallarda simmetriya markazi boʻlmaydi, butun musbat ionlar markazi bilan manfiy ionlar markazi mos tushmaydi. Bu esa spontan qutblanishning hosil boʻlishi uchun fizik sharoitni yaratadi.
S. boshqa dielektriklardan quyidagi harakterli xossalari bilan farq qiladi: 1) oddiy dielektriklarda dielektrik kirituvchanlik ye bir necha birlikka (mas, suv uchun ye = 81) teng boʻlsa, S. uchun ye bir necha mingga teng boʻlishi mumkin; 2) ye ning qiymati maʼlum temperatura intervalida kuchli oʻzgarib boradi. Mas, bariy titanat uchun temperatura 120° dan 80° gacha pasayishida ye ning qiymati 2000 dan 6000 gacha ortib boradi va soʻngra yana kamayib ketadi; 3) S. dielektrik kirituvchanliklari tashki elektr maydon kuchlanganligiga bogʻliq ravishda oʻzgarib boradi, boshqa dielektriklarda esa ye moddani harakterlovchi kattalik boʻlib, maydon kuchlanganligiga bogʻliq emas; 4) elektr maydon oʻzgarganda qutblanish vektori R ning qiymatlari maydon kuchlanganligi £ ning qiymatlaridan kechikib oʻzgaradi. Natijada R, Ye ning ayni vaqtdagi qiymatlarigagina bogʻliq boʻlmay, ilgarigi qiymatlariga qam bogʻliq boʻladi. Segnetoelektrik kristallardagi zaryadlarning oʻzaro taʼsirlashishi natijasida shu zarralarning dipol momentlari spontan ravishda birbirlariga parallel joylashadi. Dipol momentlarining bir xil yoʻnalishi butun kristallga tarqalishi juda kam uchraidigan holdir. Odatda, kristall bir qancha sohalarga boʻlinib, har bir sohadagi dipol momentlar birbirlariga parallel joylashgan boʻladi. Lekin turli sohalarning qutblanish yoʻnalishlari har xil boʻladi, natijada butun kristall boʻyicha olingan natijaviy dipol momenti nolga teng boʻlishi mumkin. Spontan qutblanish sohalari domenlar deb ataladi. Domenlarning qalinligi oʻn mikrometrdan, yuzasi esa bir necha santimetr kvadratdan ortiq boʻladi. Domenlar soni kristall simmetriyasiga bogʻliq. Tashqi elektr maydon taʼsirida domenlarning momentlari yaxlit moment sifatida buriladi va maydon yoʻnalishiga mos joylashadi.
Har qanday S. uchun shunday temperatura mavjudki, bu temperaturadan yuqoriroq temperaturada modda oʻzining ajoyib xususiyatlarini yoʻqotadi va oddiy dielektrikka aylanib qoladi. Bu temperaturani Kyuri nuqtasi Ts deb ataladi. Segnet tuzining ikkita Kyuri nuqtasi bor: —15° da va +22,5° da; bu tuz shu temperatura intervalidagina segnetoelektrik xususiyatga ega boʻladi. Agar temperatura —15° dan past va +22,5° dan yuqori boʻlsa, elektr xossalari oddiy dielektirikdan farq qilmaydi. Kyuri nuqtasida spontan kugblangan holat (qutbli faza) dan spontan qutblanishi yoʻq boʻlgan holat (qutbsiz faza)ga yoki aks yoʻnalishida faza oʻtishi yuz beradi.
S.ning pyezoelektrik xossasidan ultratovush nurlatgich, tovush signallarini elektr signallariga aylantiruvchi asboblar, bosim datchiklari, katta sigʻimli kondensatorlar tayyorlash va boshqalarda foydalaniladi.
Piezoelektr (boshqa yunon. piézō, piézō-bosim, siqish[1]) — ma'lum bir kristalli tuzilish va simmetriyaga ega bo'lgan anizotrop dielektrik muhitda elektr polarizatsiyasi (induksiya) va mexanik deformatsiyalar (stresslar) ning qaytariladigan elektromexanik aloqasi. O'z ichiga oladi[2]:
to'g'ridan-to'g'ri piezoelektrik effekt-mexanik stresslar ta'siri ostida dielektrikning polarizatsiyasi paydo bo'lishining ta'siri;teskari piezoelektrik effekt-elektr maydoni ta'sirida mexanik deformatsiyalarning paydo bo'lishi [3].To'g'ridan-to'g'ri piezoeffektda piezoelektrik namunaning deformatsiyasi bog'liq zaryadlarning paydo bo'lishiga olib keladi[2]. deformatsiyalanadigan qattiq jismning yuzalarida va shuning uchun bu yuzalar orasidagi elektr kuchlanishida, aksincha — tanaga elektr kuchlanishining qo'llanilishi uning deformatsiyasiga olib keladi.
Tarkibi
1 Tarix
2 fenomen fizikasi
2.1 boshqa hodisalar bilan aralashmaslik kerak
3 texnologiyada piezo effektidan foydalanish
4 shuningdek qarang
5 manbalar
6 adabiyot
Tarix
To'g'ridan-to'g'ri piezoelektrik effekt 1880 yilda aka-uka Jak va Per Kyuri tomonidan kashf etilgan[4][5]. Teskari ta'sir 1881 yilda Lippman tomonidan termodinamik mulohazalar asosida bashorat qilingan. O'sha yili Kyuri aka-ukalar tomonidan eksperimental ravishda kashf etilgan.
Hodisa fizikasi
Piezoelektrik effektning sababi tashqi ta'sirlar ta'siri ostida dielektrik kristalning elektr va mexanik muvozanat holatining siljishi hisoblanadi. Kristalning makroskopik deformatsiyasi ularning tuzilishi elementlarining nisbiy harakatlanishiga va elektron va ion qutblanishining paydo bo'lishiga olib keladi va aksincha — tashqi elektr maydonining ustma-ust tushishi kristalning strukturaviy birliklarining siljishiga va ularning elektron qobiqlarining deformatsiyasiga olib keladi[2].
Nolga teng bo'lmagan makroskopik qutblanish faqat simmetriya markaziga ega bo'lmagan kristallarda, ya'ni 1, 2, 3, 4, m, mm2, 3m, 4mm, 6mm, 222, 4, 422, 42m, 6, 622, 6m2, 32, 23, m3 simmetriya sinflarida namoyon bo'ladi. Ushbu birinchi sinflarning 10 ta kristallari doimiy qutblanishga ega va piroelektriklardir. Ferroelektriklar-qutblanish yo'nalishini tashqi maydon bilan o'zgartirish mumkin bo'lgan piroelektriklarning alohida holati[2].Berilgan siljishlar va zarrachalarning o'zaro ta'sir qonunlari bo'yicha piezoelektrik qutblanishni hisoblash usullari bir hil tensor maydonlari bilan ishlaydigan piezoelektriklikning mikroskopik nazariyasining predmetini tashkil qiladi[2]..Piezoelektrik moddalar har doim ham to'g'ridan-to'g'ri, ham teskari piezo effektga ega. Moddaning monokristal bo'lishi shart emas, ta'sir kristallanish paytida kuchli elektr maydoni bilan oldindan qutblangan polikristalli moddalarda yoki ferroelektriklar uchun sovutilganda Kyuri harorati nuqtasida fazali o'tish paytida ham kuzatiladi (masalan, qo'rg'oshin tsirkonat-titanat asosidagi keramik piezoelektrik materiallar) tashqi elektr maydoni bilan qoplangan.
Piezoelementga tashqi mexanik kuch bilan berilgan umumiy energiya elastik deformatsiya energiyasi va piezoelementning zaryad energiyasi yig'indisiga teng. Piezoeffektning qaytarilishi tufayli piezoelektrik reaktsiya paydo bo'ladi: to'g'ridan-to'g'ri piezoeffekt natijasida hosil bo'lgan elektr kuchlanishi (teskari piezoeffekt natijasida) tashqi kuchlarga qarshi turadigan mexanik stress va deformatsiyalarni hosil qiladi. Bu piezoelementning qattiqligining oshishi bilan namoyon bo'ladi. Agar piezoelektrik effektdan kelib chiqadigan elektr kuchlanishi, masalan, piezoelektrik elementning elektrodlarini qisqartirish orqali chiqarib tashlansa, teskari piezoelektrik ta'sir kuzatilmaydi va piezoelektrik elementning qattiqligi pasayadi[6].Piezoeffekt bo'yicha olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, bu material strukturasining birlik hujayrasining xususiyati bilan izohlanadi. Elementar hujayra materialning eng kichik nosimmetrik birligi bo'lganligi sababli, uni qayta-qayta takrorlash orqali mikroskopik kristalni olish mumkin. Piezoeffektning paydo bo'lishi uchun zarur shart-bu birlik hujayrasida simmetriya markazining yo'qligi[7].
Supero'tkazuvchilar piezoelektrik ta'sirga ega emas, chunki mexanik stresslar (to'g'ridan-to'g'ri) va elektr (teskari) ta'sirida zaryad o'tkazuvchan muhitning erkin zaryadlarini qayta taqsimlash bilan qoplanadi.Boshqa hodisalar bilan aralashmaslik kerak Piezo effektini elektrostriktsiya bilan aralashtirib bo'lmaydi. Elektrostriksiyadan farqli o'laroq, to'g'ridan-to'g'ri piezo effekti faqat simmetriya markazi bo'lmagan kristallarda kuzatiladi. 432 kubik singgoniya sinfida simmetriya markazi bo'lmasa-da, unda piezoelektrik ham mumkin emas. Shuning uchun piezoeffekt nuqta guruhlarining 20 sinfidan faqat bittasiga tegishli dielektrik kristallarda kuzatilishi mumkin.
Piezoelektrik effektni piezorezistiv effekt (ingl.) rus tili..
Texnikada piezo effektidan foydalanish
Aktuatorlar-elektr energiyasini mexanik energiyaga aylantiradi.
Sensorlar (sensorlar, generatorlar), aksincha, mexanik energiyani elektr energiyasiga aylantiradi.Bir qavatli, ikki qavatli va ko'p qatlamli piezokristallar mavjud.
Bir qavatli-elektr energiyasi ta'siri ostida ular kengligi, uzunligi va qalinligi o'zgaradi. Agar ular cho'zilgan yoki siqilgan bo'lsa, ular elektr energiyasini ishlab chiqaradi.
Ikki qavatli-bir qavatli sifatida ishlatilishi mumkin, egilishi yoki cho'zilishi mumkin. "Fleksorlar "boshqa turlarga nisbatan eng katta miqdordagi harakatni hosil qiladi va" kengaytirgichlar " elastikroq bo'lib, kamroq harakat bilan ancha katta kuch hosil qiladi.
Ko'p qatlamli-minimal harakat (shakl o'zgarishi) bilan eng katta kuchni rivojlantiradi.
To'g'ridan-to'g'ri piezo effekti ishlatiladi:turli xil elektr energiyasi piezogeneratorlarida:
piezo-zajigalkada barmoq harakatidan yuqori kuchlanishni olish uchun;
Elektr yondirgichlarini yoqish uchun gaz plitalarida (hozirgi vaqtda piezoelektrik ateşleme cheklangan foydalanishga ega, chunki elektr tarmog'ida ishlaydigan ateşleme qurilmalariga nisbatan kamroq qulaylik mavjud)
kontaktli piezoelektrik fuzada (masalan, RPG-7 zarbalariga);
sensorlarda:
kuchga sezgir element sifatida (kuch qanchalik katta bo'lsa, kontaktlardagi kuchlanish shunchalik yuqori bo'ladi), masalan, kuch o'lchagichlarda, suyuqlik va gaz bosimi sezgichlarida;
mikrofonlarda, hidrofonlarda, elektrofon pikap boshlarida, sonar qabul qiluvchi elementlarda sezgir element sifatida;
Teskari piezoelektrik effekt ishlatiladi:
akustik emitentlarda:
piezokeramik tovush emitentlarida (ular yuqori chastotalarda samarali va kichik o'lchamlarga ega; masalan, ular musiqiy kartalarga, har xil maishiy qurilmalarda ishlatiladigan turli xil ogohlantirishlarga — qo'l soatlaridan tortib oshxona jihozlariga qadar);namlagichlar, ultratovushli gidro tozalash uchun ultratovushli emitentlarda (xususan, ultratovushli kir yuvish mashinalari va sanoat ultratovushli vannalar);
sonar emitentlarida (sonarlarda);
mexanik harakat tizimlarida (aktivatorlar):
Ultra aniq joylashishni aniqlash tizimlarida, masalan, skanerlash tunnel mikroskopidagi igna joylashishni aniqlash tizimida yoki qattiq disk boshini ko'chirish pozitsiyasida[8];
adaptiv optikada, deformatsiyalanadigan oynaning aks ettiruvchi yuzasini egish uchun.
piezoelektrik dvigatellarda;
inkjet printerlarga siyoh etkazib berish uchun.
Oldinga va teskari effekt bir vaqtning o'zida ishlatiladi:.
chastota standarti sifatida ishlatiladigan kvarts rezonatorlarida;
yuqori chastotali kuchlanishni o'zgartirish uchun piezo transformatorlarida.
yuzaki akustik to'lqin effektli qurilmalarda:
elektron uskunalarning ultratovushli kechikish liniyalarida;
yuzaki akustik to'lqinlardagi sensorlarda.
Ba'zi tog ' jinslari minerallari piezoelektrik xususiyatga ega, chunki bu minerallarning elektr o'qlari tartibsiz emas, balki asosan bir yo'nalishda yo'naltirilgan, shuning uchun elektr o'qlarining bir xil nomdagi uchlari ("ijobiy" yoki "salbiy") birlashtirilgan. Ushbu ilmiy kashfiyot yer fizikasi institutida sovet olimlari M. P. Volarovich va E. I. Parxomenko tomonidan amalga oshirilgan va SSSR kashfiyotlar Davlat reyestriga 1954 yildagi ustuvorlik bilan 57-son bilan kiritilgan. Ushbu kashfiyot asosida oltin, volfram, qalay, florit va boshqa foydali qazilmalar bilan birga keladigan kvarts, pegmatit va kristalli tomirlarni geologik qidirishning piezoelektrik usuli ishlab chiqilgan.

• 
  Tovush to’lqinlar,ularning balandligi,bosimi va energiyasi.
  
• 
  Tovush mexanik energiyaning materiya boʻylab toʻlqinlar yordamida tarqalishidir. Tovush chastota, toʻlqin uzunligi, davr, amplituda va tezlik bilan xarakterlanadi.
  
• 
  Kundalik turmushda tovush atamasini havoda tarqaluvchi va odam eshita oladigan toʻlqinlarga nisbatan qoʻllashadi. Biroq fizikada tovush deb har qanday materiyada tarqaluvchi mexanik toʻlqinlarga aytiladi. Tovush va u bilan bogʻliq hodisalarni oʻrganuvchi fan boʻlimi akustika deyiladi.
  
• 
  Bu atamaning boshqa maʼnolari ham mavjud. Qarang: Tovush (maʼnolari).
  
• 
  Tovush (fizikada) — keng maʼnoda — gazsimon, suyuq yoki qattiq muhitda toʻlqin shaklida tarqaladigan elastik muhit zarralarining tebranma harakati. Tor maʼnoda — odam va hayvonlarning maxsus sezgi organlari orqali qabul qilish eshitish hodisasi. Eshitiladigan va eshitilmaydigan tovushlar bor. Chastotasi 16 Gs — 20 kGs gacha boʻlgan toʻlqinlar inson qulogʻida tovush sezgisini uygʻotadi. Chastotasi 16 Gs dan kichik boʻlgan elastik toʻlqinlar infratovush deb ataladi. Chastotasi vq20 kGs Q 1 GGs boʻlgan toʻlqinlar ultratovush va chastotasi u>1GGs dan yuqori boʻlgan toʻlqinlar gipertovush deyiladi. Infra, ultra va gipertovushlarni inson qulogʻi eshitmaydi. Gaz va suyuqliklardagi T. toʻlqini faqat boʻylama toʻlqin, qattiq jismlarda tarqaladigan toʻlqinlar esa ham boʻylama, ham koʻndalang boʻlishi mumkin. Tovush tezligi quruq havoda 15° trada 0,34 km/s, suyukdikda 152 km/s, qattiq jismda 506 km/s (olmosda 18 km/s) boʻladi.
  
• 
  Insonlar qabul qilgan Tovushlarni ularning yuksakligi, tembri va qattiqligiga qarab bir-biridan farq qiladi. Ana shu har bir subyektiv bahoga Tovush toʻlqinining aniq fizik xarakteristikasi mos keladi.
  
• 
  Har qanday real Tovush oddiy garmonik tebranish emas, balki maʼlum chastotalar toʻplamiga ega boʻlgan garmonik tebranishlarning yigʻindisidan iborat. Berilgan Tovushda ishtirok etuvchi tebranishlar chastotalari toʻplami Tovushning akustik spektri debataladi. Agar Tovushda maʼlum intervaldagi barcha chastotaga ega boʻlgan tebranishlar ishtirok etsa, u holda spektr tutash spektr deyiladi. Agar Tovush bir-biridan chekli intervallar bilan ajralib turuvchi diskret chastotali tebranishlardan tashkil topgan boʻlsa, spektr chizikli spektr deyiladi. Shovqinlar, masalan, daraxtlarning shamolda shitirlashi tutash spektrga, cholgʻu asboblari Tovushlari esa chiziqli spektrga ega boʻladi.
  
• 
  Yuza birligi orqali vaqt birligida Tovush toʻlqini olib oʻtayotgan energiya Tovush intensivligi deb ataladi. Elastik muhit boʻylab Tovush tarqalganda u tarqalmagan paytdagiga nisbatan ortiqcha bosim hosil boʻladi, uni tovush bosimi deyiladi. Tovush intensivligi Tovush bosimining amplitudasiga hamda muhit xossasiga va toʻlqin shakliga bogʻliq. Tovush intensivligi Xalqaro birliklar tizimida VtGʻm2 larda oʻlchanadi. Tovush intensivligi va chastotasiga bogʻliq boʻlgan Tovush qattiqligi xarakateristikasi xam mavjud. Odam qulogʻi 1 — 5 kGs chastota sohasida juda sezgir boʻladi. Bu sohada eshitish boʻsagʻasi, yaʼni eng kuchsiz eshitiluvchi Tovushlarning intensivligi 10~12 VtGʻm2, unga mos Tovush bosimi 10~5 NGʻm2 kattalikka teng. Odam qulogʻi eshitadigan Tovushning eng yuqori intensivligi 1 VtGʻm2 ga teng. Ultratovush texnikasida bundan ham yuqori (104 kVtGʻm2 gacha) intensivlikka erishilgan. Ultratovushning bu xususiyatidan texnika, biologiya va tibbiyotda keng foydalaniladi.
  

Xulosa

•