Türkçe Bilgi: Piezoelektrik

Piezoelektrik Mekanik sıkıştırma neticesi voltaj üreten; voltaj tatbik edildiğinde mekanik titreşim elde edilen bazı kristal ve seramiklere has özellik. Mekanik enerjiden voltaj üretimine piezo olayı; voltajdan mekanik titreşim üretimine de ters piezo olayı denir. Piezo Latincede “basmak” anlamına gelir.

İki çeşit Piezoelektrik olayı vardır: bunlardan biri, üst üste konup sıkıştırılan iki cismin karşılıklı yüzeyleri üzerinde eşit ve zıt elektrik yüklerinin meydana gelmesidir. Hiç bir kutuplanma özelliği olmayan ve basınç kalktıktan sonra da devam eden bu elektriklenme, temasla elektriklenme olaylarıyle ilgili gibi gözükür. J. ve P. Curie’nin incelediği ikinci piezoelektrik olayı ise, aksine gerçek bir kutuplanmadır; bu olaya yalnız eğik yüzlü hemiedr billurlarda, özellikle turmalin ve kuvarsa rastlanır. Birkaç milimetre kalınlığında bir kuvars levhayı kendi optik eksenine paralel ve bir elektrik eksenine dik olarak yontup yüzlerine madeni levhalar yerleştirmekle bir çeşit piezoelektrik kondansatör yapılabilir. Kondansatörün armatürlerine bir basınç veya bir çekme kuvveti uygulanırsa, pozitif veya negatif bir elektrik yükü elde edilir. Bu tersinir bir olaydır, yani madeni levhaların elektriklenmesi kuvars levhada bir şekil değişikliğine yol açar (Lippmann tarafından keşfedilen ters piezoelektrik o-layı). Eğer, uygulanan akım alternatifse, periyodik hacim değişikliklerine uğrayan kuvars titreşir. Bu titreşimlerin frekansı akımın frekansına eşit olursa, rezonans meydana gelir ve salınımların genliği çok büyür.

Bu salınımların frekansı hiç değişmez. Bu yüzden, kronometrelerin denetlenmesinde ve kararlı radyoelektrik dalgaların üretiminde kuvarsın piezoelektrik özelliklerinden yararlanılır. Ayrıca, sesötesi dalgaların üretiminde ve bulunmasında, basınç ve darbelerin ölçülmesinde (bk. PiEZOGRAFi). bir maddenin radyoaktiflik şiddetinin belirlenmesinde de kuvarsın prezoelektrik özelliği işe yarar.

Piezo olayını meydana getirebilen kristaller arasında kuartz, tormalin, rokel olarak bulunurlar. Tabiatta bulundukları şekliyle kullanılması mümkün değildir. Kristallerin titreşim frekansı ve ürettiği voltaj kesiliş şekilleri, yüzey işlemleriyle yakından ilgilidir. Kristalin merkeze göre kesim yüzeylerinin simetrik olması lazımdır.

Baryum titanat, kurşun zirkonat titanat ve potasyum sodyum niobat gibi bazı seramikler de piezoelektrik olayı meydana getirecek özelliktedir. Bu seramikler çok kristalli malzemeler olup, normal porselen seramikler gibi üretilebilir. Bunlara daha sonra yüksek D.C voltaj tatbikiyle piezoelektrik özellik kazandırılır.

Kullanılışı: Piezoelektrik kristaller ve seramikler; mekanik titreşimlerin elektrik dalgalarına, elektrik dalgalarının mekanik titreşimlere çevrilmesi istenilen elektromanyetik çeviricilerde (transdüserlerde) kullanılır. Kristal mikrofonlar, gemilerde derinlik ve hedef bulmaya yarayan sonar cihazlarında, piezokristallerden faydalanılır. Sonar cihazında piezoelektrik hadisesiyle su içine ses yayımı yapılır. Sesi çıkaran, elektrik enerjisi etkisiyle titreşen kristallerdir. Suya yapılan ses hedefe çarpıp yansıyınca bu defa kristaller, suyun ses dolayısıyle sıkışması ile titreşir. Titreşen kristaller elektrik dalgaları üreterek ses ve ekranda görüntü olarak hedef tespiti yapılır.

Tarihi: Pierre ve Jacques Cruie Kardeşler 1880 senesinde Fransa'da kristalleri çeşitli yönlerden sıkıştırarak voltaj ürettiklerini keşfettiler. Bir sene sonra ise yine Fransız Gabriel Lippmonn, piezoelektrik olayının tersini deneyle tespit etti. Piezoelektrik olayından istifade ile Birinci Dünya Savaşında denizaltı gemilerini tespit etmede kullanılan basit ultrasonik cihazları yapıldı. Bu cihazlar geliştirilerek bugünkü modern gemilerde kullanılan sonar cihazlarına dönüştü. Piezo kristallere ilave olarak aynı işi görebilecek piezoelektrik seramiklerse 1940 senelerinde geliştirildi.

Kaynak: Rehber Ansiklopedisi

Piezoelektrik

Piezoelektrik Resimleri

Kristal osilatör

Pierre Curie

Sonar

Transdüser

Bas gitar

Aktüatör

Yazıcı (bilgisayar)

Atomik kuvvet mikroskobu