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피에조 부저 의 압전 결정체와 세라믹 부품은 고유의 압전 특성으로 인해 전기 신호에 매우 민감합니다. 감도는 전기 전압 변화에 반응하여 기계적 변형을 생성하는 이러한 재료의 고유한 능력에서 발생하며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이러한 민감도에 영향을 미치는 몇 가지 요인은 다음과 같습니다.
1. 압전 효과: 압전 효과는 석영 결정, 티탄산지르콘산납(PZT) 및 기타 압전 세라믹과 같은 특정 재료가 전기장에 노출될 때 모양이 변하거나 기계적 변형을 나타내는 현상입니다. 반대로, 기계적으로 변형되면 전하를 생성하기도 합니다.
2. 격자 구조: 압전 재료의 높은 감도는 결정 격자 구조에 뿌리를 두고 있습니다. 이러한 물질은 결정 구조 내에서 양전하와 음전하의 비대칭 배열을 가지고 있습니다. 전기장이 가해지면 재료 내에 응력이 발생하여 기계적 반응이 발생합니다.
3. 쌍극자 정렬: 압전 재료는 변형되지 않은 상태에서 자연적으로 정렬되는 전기 쌍극자(양전하와 음전하의 쌍)로 구성됩니다. 전기장이 가해지면 쌍극자 정렬이 중단되어 재료가 변형됩니다.
4. 전기 변형 효과: 1차 압전 효과 외에도 압전 재료는 전기 변형 효과도 나타냅니다. 이 효과는 쌍극자가인가된 전압에 반응할 때 발생하는 2차 변형을 담당합니다. 소재의 감성을 한층 더 높여줍니다.
5. 직접 및 역 압전 효과: 직접 압전 효과는 기계적 변형에 반응하여 전하가 생성되는 것을 의미하고, 역 압전 효과는 인가된 전기장에 반응하여 기계적 변형이 생성되는 것을 의미합니다. 두 효과 모두 압전 재료의 감도에 기본입니다.
6. 효과적인 변환: 압전 결정체와 세라믹은 전기 에너지를 기계적 동작으로 변환하는 데 매우 효율적입니다. 상대적으로 낮은 전압의 전기 신호라도 심각한 기계적 변형을 유발하여 진동과 소리가 발생할 수 있습니다.
7. 즉각적인 반응: 전기 신호에 대한 압전 재료의 반응은 사실상 즉각적입니다. 전압을 가하거나 제거하면 재료의 모양이 즉시 바뀌어 신속한 신호 전송이 가능합니다.
8. 정확한 신호 변환: 압전 재료는 정확한 신호 변환을 제공하므로 센서 및 음향 장치와 같이 정확도가 요구되는 응용 분야에 적합합니다.
9. 전압 의존 변형: 기계적 변형의 크기는인가된 전압의 크기에 정비례합니다. 이러한 선형 관계를 통해 변형 및 사운드 생성 범위를 미세하게 제어할 수 있습니다.
전기 신호에 대한 압전 재료의 고유한 감도로 인해 압전 버저, 초음파 센서, 마이크, 액추에이터 등을 포함한 다양한 응용 분야에서 가치가 높습니다. 전기 변화에 신속하고 정확하게 대응하는 능력은 실시간 피드백이나 정밀 제어가 필요한 응용 분야에서 특히 유리합니다.
