7.8 압전성, 강유전성, 초전성 현상학 7.8.1 압전성 결정에 기계적인 압력을 줄 때 전기분극(또는 전계) , 전계가 주어질 때 일그러짐, 왜곡 (또는 응력) 이 발생 Ex) 석영(결정체 : Si 𝑂 2 )과 BaTi 𝑂 3 압력,전계 X 전계에 의한 응력 -> 분극 유도 결정이 왜곡 (결정이 압축됨) 응력 <- 전계 방향에 의존 12111313 신지원
7.8.1 압전성 압전 결정 - 대칭의 중심점이 없는 결정구조 정방단위 셀의 경우, 단위 셀은 비중심대칭 응력 없을 때, 음전하 질량 중심 = 양전하 질량 중심 (b) 압력을 가할 때, 양전하와 음전하 A’ , B’로 재배치 - 질량의 두 중심 이동 -> 새로운 순분극 P -> P: 가해준 압력의 방향 (c) x 축으로 압력 -> y 방향으로 질량 중심 이동 -> 다른 결정 방향으로 유도분극 12111313 신지원
Converse Piezoelectric Effect 7.8.1 압전성 Piezoelectric Effect <압전 효과> Pi = dij Tj Pi = induced polarization along the i direction, dij = piezoelectric coefficients, Tj = mechanical stress along the j direction Converse Piezoelectric Effect <역 압전 효과> Sj = dij Ei Sj = induced stain along the j direction, dij = piezoelectric coefficients, Ei = electric field along the i direction
7.8.1 압전성 <압전 변환기> 압전결정은 전기적 신호나 전계를 기계적 신호로 변형시키거나 반대로 변환시킬 수 있기 때문에 필수적인 전기기계적 변환기 압전 변환기 - 고체에서 초음파 발생 및 기계적인 파 검출 - 왼쪽 변환기 : 교류 전원 의 해 여기, 기계적 진동 - 오른쪽 변환기 : 고체를 매 개체로 한 반사파 도달 하여 진동 -> 전기 신호로 변환
7.8.2 압전성 ; 석영 발진기와 필터 (b) 교류 전원에 직렬 RLC회로 연결 회로 처럼 작동 교류 전원 의한 여기 -> 기계적 진동 (c)A,B사이 임피던스 Z크기의 주파수 의존도 (석영 결정의 양 단자간의 임피던스 -> 주파수 의존도 가짐) (d) 주파수 따른 A와 B간 리액턴스 𝑓 𝑠 와 𝑓 𝑎 사이 결정 – 유도성, 범위 밖 – 전도성
7.8.3 강유전성과 초전도성 결정 강유전성 물질 : 결정 안의 양,음전하 분리로 인해 분극 방향을 이미 가지는 물질 강유전성 결정 => 압전성 그러나, 모든 압전성 물질이 강유전성 가지지 않음. 1. 티탄산바륨 결정에 y 축 방향으로 힘이 가해지면 티타늄 이온 위치 -> y축으로 늘어남 -> y방향으로의 분극에서 P의 변화 (가해 준 힘이 분극의 변화 유도 => 강유전성 효과) 2. X 방향으로 압력 -> y 방향 분극 변화 => 분극의 변화는 압력에 비례 : 압전 효과 특징
<초전현상> 7.8.3 강유전성과 초전도성 결정 온도변화는 결정의 분극 변화를 유도 : 초전성 효과의 크기는 초전 상수 p에 의해 정량화 된다.
7.8.3 강유전성과 초전도성 결정 <압전 감지기> (초전 복사 감지기)