İlginizi Çekebilir
  1. Ana Sayfa
  2. Elektrik Elektronik Mühendisliği
  3. Piezoelektrik Nedir? Piezoelektrik Olayı ve Örnekleri

Piezoelektrik Nedir? Piezoelektrik Olayı ve Örnekleri


18. yüzyılda Jacques ve Pierre Currie tarafından bulunan piezoelektrik, mekanik bir enerjiyi elektriğe veya elektriği mekanik bir enerjiye dönüştürür. Polimerlerden veya seramiklerden, basma veya çekme olarak yük uygulanırken malzeme içerisindeki kristal yapının +q ve -q yüklerinin ortaya çıkması sonucu piezoelektrik denir. 

Piezoelektrik Nedir

Basınç anlamına gelen “piezo” kelimesi ile elektriğin birleşmesi sonucunda piezoelektrik kavramı ortaya çıkıyor. Piezoelektrik kristal yapıdaki cisimlere dışardan uygulanan basınç miktarıyla doğru orantılı olarak elektrik üretme özelliğidir. Bu kristal yapıya iki uçtan uygulanan basınç sayesinde, bu yapının iki ucu arasındaki voltaj yani potansiyel fark ölçülebilir. Voltajın mekanik enerji ile üretilmesi piezo olayıyken, mekanik titreşimin voltajdan üretilmesi ise ters piezo olarak adlandırılır. 

Pizoelektrik sensör, elektrik akımıyla gazın ısınması ve alev almasını sağlıyor.  Bu sensörler 100 kHz’ den daha yüksek aralıklardaki dinamik ölçümlere uygundur. Yüksek hassasiyetli galyum fosfat monokristallerine bağlı ölçüm yapan sensörlerin diğer özellikleri, özel sinyal ve düşük sıcaklık sapmalarıdır. 400 dereceye kadar sıcaklıkta çalışabilirler.

Piezoelektrik Olayı Nedir

Piezoelektrik olayı, cisimlere dışarıdan uygulanan basınçla doğru orantılı olarak elektrik üretme özellikleridir. Kristale F1 kuvveti uygulanırsa voltmetrede V1 potansiyeli oluşur. Aynı şekilde F2 kuvveti gibi daha büyük bir kuvvet uygulandığında ise voltmetrede V2 potansiyeli oluşacaktır. 

Piezoelektrik olayı ses üretimi, sesi tespit etmek, yüksek voltaj üretimi, aralıksız elektrik üretimi, kilo ölçümleri, çakmakların ateşleme mekanizmaları gibi birçok alanda kullanılır. Birçok bilimsel aletin temelini de oluşturan piezoelektrik olaylarının bir diğer kullanım alanı ise mikroskoplardır. Aynı zamanda yenilenebilir enerji kaynaklarına da dahil olan bir teknolojidir.

Piezoelektrik Örnekleri

Piezoelektriğe Örnek
Piezoelektriğe Örnek

Sensörler ile darbe ve yüksek hızda sıkıştırma olarak kuvvet algılama uygulamalarında piezoelektrik kullanılır. Aynı zamanda;

  • Saldırı dedektörleri
  • Alarmlar
  • Ultrasonik uygulamalar
  • İvme ölçerler
  • Hareket algılayıcılar

piezoelektriğe örnek olarak verilebilir. Ayrıca ölçüm yapan aletlerde de kullanıldığı atlanmamalıdır.

Piezoelektrik Malzemeler

Elektrik sinyalini harekete veya hareketli elektrik sinyallerine dönüştüren piezoelektrik malzemeler arasında en fazla kurşun-zirkonyum-titanyum seramik vardır.  Bu etkiyi yaratırken önemli olan simetri merkezi olmayan kristallerin kullanılmasıdır. Bunlar;

  • Kuartz
  • Turmalin
  • Baryum titanat
  • Çinko oksit
  • PVDF

Bunların dışında ayakkabı tabanı üretilebilir ve her adım atıldığında elektrik üretimi gerçekleşir. Bunun sayesinde telefon ve mp3 gibi kişisel elektronik aletler için depolanabilir bataryalar kullanılmasına olanak sağlar. 

Piezoelektrik Kristal

Kuvars minerali, turmalin ve Rochelle tuzunun oluşturduğu Piezoelektrik kristal, yüzeylerine bağlı olarak titreşim frekansı ve voltaj üretir. Kristal kesim yüzeyi merkeze göre simetriktir. Bazı kristallerle katılara uygulanan mekanik basınçlar, malzemenin elektrik potansiyelini değiştirir. Malzeme kısa devreyse basınç voltaj meydana getiremez. Düzenli bir kutuplaşmaya sahip kristallere basınç uygulanması durumunda, yüzeydeki yük birikimi artar ve iki uç arasında gerilim farkı oluşur. Piezoelektrik kristaller, mekanik titreşimlerin elektrik dalgalara dönüştürülmesini sağlayarak transdüserlerde kullanılır.

Piezoelektrik Kullanım Alanları

Piezoelektrik kullanım alanları çok geniştir. Otomotiv endüstrisinden medikal sistemlere; tüketici elektroniğinden askeri sistemlere birçok alanda kullanılabildiği gibi günlük hayatta da kullanılır. Otomatik endüstrisinde;

  • Airbag sensörleri
  • Yakıt püskürtücüler
  • Emniyet kemeri uyarıcı sesleri
  • Park sensörü

Bilgisayar sektöründe ise;

  • Disk sürücülerinde
  • Mürekkep püskürtmeli yazıcılarda

kullanılır. Derinlik algılayıcılar, güdüm sistemleri, hidrofon ve sonar sistemler de askeri sistemlerde kullanım alanlarına örnektir. Tüketici elektroniği dediğimiz çakmak, mücevher temizleyiciler, müzik enstrümanları gibi eşyalarda da kullanılır.

Piezoelektrik Projeleri

Birçok ülke enerjide bağımsız olabilmek için piezoelektrik projeleri üretiyor. Bunlardan biri de ayakkabı tabanlarına piezoelektrik kristalleri ekleyerek hareket halinde enerji üretmektir. Aynı zamanda bazı kristallere mekanik bir kuvvet uygulanmasıyla kristaller gerilme ve sıkışma sonucu kutuplaşırlar. Bu da elektrik alan veya elektrik potansiyel oluşturur. Aynı zamanda bir diğer proje ise radyo dinlerken oluşan ses titreşimlerinden kristallerle enerji dönüşümü sağlanmasıdır. Bu projeler sayesinde telefonlar şarj edebilecek kadar enerji üretilmiş olur. Bu yüzden bu kristallere küçük elektrik jeneratörü de denebilir.

Sıkça Sorulan Sorular (S.S.S.)

Piezoelektrik 1. Dünya Savaşı zamanlarına kadar dayanır. O dönemlerde düşman gemilerinin varlığını tespit edebilmek için yankılar kullanan sonar cihazlarda kullanıldı. Telefon uygulamalarının dalga filtrelemesinde ve radyo vericilerinin frekans kontrollerinde kullanılan piezoelektrik, hassas ölçüm yapan labaratuvarlarda bulunan terazilerde de karşımıza çıkar. Bunlara ek olarak mikrofonlarda, kulaklıklarda, çocukların giydikleri ışıklı spor ayakkabılarda kullanılır.

Bu Yazıya Yorumunuz Ne?

Yazar Hakkında

Merhaba, ben Emre Can ÖNDEŞ. Muhendis Portalı sitesinin kurucusuyum. Fırat Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği bölümü 4.sınıf öğrencisiyim. Ekim 2020 tarihinde "Mühendis Portalı" girişimimin temellerini atarak, başlangıcı yaptım. Şuanda Manisa'da ikamet ediyorum.


Yorum Yap