Piezoelektrisch - Definition
Piezoelektrisch - Definition
Ein Piezoelektrikum ist ein Material, das piezoelektrische Eigenschaften aufweist, d. h. die Fähigkeit, unter mechanischer Verformung eine elektrische Ladung zu erzeugen und sich umgekehrt als Reaktion auf ein angelegtes elektrisches Feld mechanisch zu verformen. Dieses Phänomen ist das Ergebnis der asymmetrischen Kristallstruktur von Piezoelektrika, die Ionenverschiebungen innerhalb des Kristallgitters verursacht, was zur Bildung eines elektrischen Dipols führt.
Bei den Piezoelektrika unterscheidet man zwischen natürlichen Materialien wie Quarz und synthetischen Materialien wie piezoelektrischen Keramiken auf der Basis von Bariumtitanat oder PZT (Blei-Zirkonat-Titanat). Synthetische Materialien werden aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit, der Möglichkeit, die Eigenschaften während des Herstellungsprozesses zu formen, und der Stabilität der Parameter über einen weiten Bereich von Umgebungsbedingungen in der technischen Praxis häufiger verwendet.
Das piezoelektrische Phänomen wird in einer Vielzahl von technischen Geräten und Systemen genutzt.](/de/news/library-articles/page/69810/) Im Erzeugungsmodus werden Piezoelektrika als Druck-, Vibrations-, Schall- und Kraftsensoren verwendet - zum Beispiel in Mikrofonen, Ultraschalldetektoren [, Beschleunigungsmessern oder seismischen Wandlern. Im Antriebsmodus werden sie als Aktoren in Präzisionsantrieben, Tintenstrahldruckerdüsen, Ultraschallgeneratoren und Nanometer-Positionierungsmechanismen eingesetzt.
Die Leistungsmerkmale eines Piezoelements hängen von seiner chemischen Zusammensetzung, der Kristallorientierung, dem Polarisationsmodus und den mechanischen Bedingungen ab. Ein wichtiger Parameter ist die piezoelektrische Konstante, die das Verhältnis zwischen der Größe der Verformung und der erzeugten Spannung bestimmt. Diese Materialien weisen auch dielektrische Eigenschaften auf und werden in Kondensatoren, Resonatoren und Frequenzfiltern in elektronischen Systemen verwendet.
Stabilität, schnelles Ansprechverhalten und die Fähigkeit, unter extremen Bedingungen zu arbeiten, machen Piezoelektrika zu einem unverzichtbaren Bestandteil der modernen Sensorik, der Medizin, der Luft- und Raumfahrt, der Feinmechanik und der Mikroelektronik.
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