Материалы электронной техники - 35 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

35
Лабораторная работа 7
ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ АКТИВНЫХ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИКОВ
Цель работы: определить характеристики активного пьезоэлектрика –
кварца.
Приборы и принадлежности: двулучевой осциллограф, низкочастот-
ные кварцевые резонаторы, генератор низкой частоты.
Методические указания
Активными диэлектриками, или управляемыми диэлектриками, при-
нято называть такие диэлектрики, свойства которых существенно зависят
от внешних условий – температуры, давления, напряженности поля и так
далее. Такие диэлектрики могут служить рабочими телами в разнообраз-
ных датчиках, преобразователях, генераторах, модуляторах и других ак-
тивных элементах.
К активным диэлектрикам относят сегнетоэлектрики, пьезоэлектри-
ки, электреты, суперионные проводники и др. Строгая классификация
активных диэлектриков невозможна, поскольку один и тот же материал
может проявлять признаки различных активных диэлектриков. Так, сегне-
тоэлектрики часто сочетают свойства пьезоэлектриков. Кроме того, нет
резкой границы между активными и пассивными диэлектриками. Один и
тот же материал в зависимости от условий эксплуатации может выпол-
нять либо функции пассивного изолятора, либо активные функции преоб-
разующего или управляющего элемента.
Пьезоэлектрики – это вещества с сильно выраженным пьезоэлектри-
ческим эффектом. Прямым пьезоэлектрическим эффектом называют яв-
ление поляризации диэлектрика под действием механических напряже-
ний. При обратном пьезоэффекте происходит изменение размеров диэлек-
трика под действием приложенного электрического поля. В различных
пьезопреобразователях используют кристаллы кварца, сульфата лития,
сегнетовой соли, ниобата и танталата лития. Широко применяется кера-
мика на основе твердых растворов цирконата – титаната свинца (сокра-
щенно ЦТС).
Кварцевые резонаторы являются устройствами, использующими пье-
зоэлектрический эффект для возбуждения механических колебаний упру-
гой пьезопластины. При совпадении частоты приложенного электриче-
ского напряжения с собственной частотой пластины амплитуда ее колеба-
ний резко возрастает. Это позволяет получить резонаторы очень высокой
добротности (Q ~ 10
5
…10
7
, для LC-фильтра добротность не превышает
10
2
, у пьезокерамического фильтра – не более 10
3
).
Кварц является ярко выраженным пьезоэлектриком из-за того, что у
кристалла отсутствуют плоскости и центр симметрии. Кристаллическая
структура кварца представляет собой каркас из кремнеземных тетраэдров.

Страницы