「圧電効果」の版間の差分
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m 一般に、セラミックは「セラミック素子」のように形容詞的に使用される。よって名詞的に使用する部分はセラミックからセラミックスに変更した。 |
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[[Image:SchemaPiezo.gif|thumb|[[圧電素子]]が変形された場合、[[電圧]]が発生する]]
'''圧電効果'''（あつでんこうか {{Lang-en-short|piezoelectric effect}}）とは、物質（特に[[水晶]]や特定の[[セラミック|セラミックス]]）に[[圧力]]（力）を加えると、圧力に比例した[[誘電分極|分極]]（[[電荷|表面電荷]]）が現れる現象。また、逆に[[電界]]を[[印加]]すると物質が変形する現象は'''逆圧電効果'''と言う。なお、これらの現象をまとめて圧電効果と呼ぶ場合もある。これらの現象を示す物質は'''圧電体'''と呼ばれ、[[ライター]]や[[コンロ|ガスコンロ]]の点火、[[ソナー]]、スピーカー等に[[圧電素子]]として幅広く用いられている。圧電体は[[誘電体]]の一種である。
[[アクチュエータ]]に用いた場合、発生力は比較的大きいが、変位が小さくドリフトが大きい。また、駆動電圧も高い。[[走査型トンネル顕微鏡|STM]]や[[原子間力顕微鏡|AFM]]のプローブまたは試料の制御など[[ナノメートル]]オーダーの高精度な位置決めに用いられることが多い。
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== 動作原理 ==
圧電効果は、ある物質（特に[[水晶]]や特定の[[セラミック|セラミックス]]）が機械的応力の応答として生ずる電気的[[ポテンシャル]]である。ピエゾ電気は、結晶格子を通る電気的変化の分離として生ずると考えられている。物質が（電気的に）ショートしていないならば、かかる変化は、物質を通る電圧を誘導する。
圧電性の結晶内では正と負の[[電荷]]が分離している。しかし、対称性が広範囲に及んでいるため、結晶全体では電気的に中性である。これら各々のサイトは、電気的に双極を形成し、近くの双極は、ワイス・ドメインという領域でお互いに一直線に並ぶ傾向がある。ドメインは通常不規則に方向を定めているが、強い電場を材料を横切って、通常温度上昇を伴い、かけるという工程、すなわちポーリング（磁気ポーリングとは別）の間は一直線に並びうる。
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=== 人工セラミックス ===
ペロフスカイト（ペロブスカイトとも呼ばれている。perovskite チタン酸カルシウム：CaTiO<sub>3</sub>）やタングステン-青銅構造を持つ[[セラミックス]]の一群は、圧電効果を示す。
* [[チタン酸バリウム]]（BaTiO<sub>3</sub>） … チタン酸バリウムは、最初に発見された圧電セラミックスである。
* [[チタン酸鉛(II)|チタン酸鉛]]（PbTiO<sub>3</sub>）
* [[チタン酸ジルコン酸鉛]]（ジルコニウム酸-チタン酸鉛）（Pb[ZrxTi1-x]O<sub>3</sub> 0<x<1 混晶） … 一般的には、'''PZT'''として知られている。PZTは今日使われている最も一般的な圧電セラミックスである。
* [[ニオブ酸カリウム]]（KNbO<sub>3</sub>）
* [[ニオブ酸リチウム]]（LiNbO<sub>3</sub>）
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