Kluczowa różnica między piezoelektrykiem a piezorezystancją polega na tym, że piezoelektryk odnosi się do obecności polaryzacji elektrycznej, która wynika z przyłożenia naprężenia mechanicznego, podczas gdy piezorezystywny odnosi się do obecności zmiany rezystywności elektrycznej półprzewodnika podczas stosowania mechanicznego szczep.
Piezoelektryczność to ładunek elektryczny, który gromadzi się w niektórych materiałach stałych, w tym kryształach, niektórych typach ceramiki i materiałach biologicznych, w tym kościach, DNA i białkach. Efekt piezorezystywny jest przeciwieństwem tego zjawiska.
Co to jest piezoelektryczny?
Piezoelektryczny odnosi się do obecności polaryzacji elektrycznej, która wynika z przyłożenia naprężenia mechanicznego. Zjawisko to znane jest jako piezoelektryczność. Piezoelektryczność to ładunek elektryczny, który gromadzi się w niektórych materiałach stałych, w tym kryształach, niektórych typach ceramiki i materiałach biologicznych, w tym kościach, DNA i białkach. Ta akumulacja ładunków elektrycznych następuje w odpowiedzi na przyłożone naprężenia mechaniczne. Innymi słowy, piezoelektryczność to elektryczność pochodząca z ciśnienia i ciepła utajonego.
Rysunek 01: Waga piezoelektryczna
Ogólnie rzecz biorąc, efekt piezoelektryczny wynika z liniowej interakcji elektromechanicznej między fazami mechanicznymi i elektrycznymi w materiałach krystalicznych, które nie mają symetrii inwersji. Ponadto efekt piezoelektryczny można zidentyfikować jako proces odwracalny. Innymi słowy, materiały, które mogą wykazywać efekt piezoelektryczny, mogą również wykazywać odwrotność efektu piezoelektrycznego. Proces odwrotny to wewnętrzne generowanie naprężenia mechanicznego, które pochodzi z przyłożonego pola elektrycznego.
Rozważając historię tego efektu, po raz pierwszy odkryli go francuscy fizycy Jacques i Pierre Curie w 1880 roku. Od tego czasu efekt ten miał wiele zastosowań, w tym wytwarzanie i wykrywanie dźwięku, druk atramentowy, generowanie energii elektrycznej wysokiego napięcia, mikrowag itp.
Co to jest piezorezystancja?
Piezorezystancja odnosi się do zmiany rezystywności elektrycznej półprzewodnika podczas wywierania naprężenia mechanicznego. Jest to przeciwieństwo efektu piezoelektrycznego. Może powodować zmianę tylko w oporności elektrycznej (nie w potencjale elektrycznym). Efekt piezorezystywny został po raz pierwszy odkryty przez Lorda Kelvina w 1856 roku przy użyciu urządzeń meta pod obciążeniem mechanicznym.
W przewodnikach i półprzewodnikach zmiany w odstępach międzyatomowych wynikają z efektu odkształcenia przerw wzbronionych, co ułatwia elektronom przemieszczanie się do pasma przewodnictwa. Ten ruch powoduje zmianę rezystywności materiałów.
Zwykle piezorezystywność w metalach występuje w wyniku zmiany geometrii, która wynika z zastosowania naprężeń mechanicznych. Nawet jeśli efekt piezorezystywny w niektórych materiałach jest niewielki, nie można go pominąć. Możemy po prostu obliczyć efekt piezorezystancyjny, korzystając z następującego równania, które wywodzi się z prawa Ohma.
W powyższym równaniu, R to rezystancja, to rezystywność, l to długość przewodu, a A to pole przekroju poprzecznego przepływu prądu.
Jaka jest różnica między piezoelektrycznymi a piezorezystywnymi?
Piezoelektryczny i piezorezystancyjny to terminy, które są sobie przeciwstawne. Kluczową różnicą między piezoelektrykiem a piezorezystancją jest to, że piezoelektryk odnosi się do obecności polaryzacji elektrycznej, która wynika z przyłożenia naprężenia mechanicznego, podczas gdy piezorezystywny odnosi się do obecności zmiany rezystywności elektrycznej półprzewodnika podczas wywierania naprężenia mechanicznego.
Poniższa tabela podsumowuje różnicę między elementami piezoelektrycznymi a piezorezystancyjnymi.
Podsumowanie – Piezoelektryczne a piezorezystancyjne
Piezoelektryczny i piezorezystancyjny to terminy, które są sobie przeciwstawne. Kluczowa różnica między piezoelektrykiem a piezorezystancją polega na tym, że piezoelektryk oznacza obecność polaryzacji elektrycznej, która wynika z przyłożenia naprężenia mechanicznego, podczas gdy piezorezystancja oznacza obecność zmiany rezystywności elektrycznej półprzewodnika podczas przyłożenia naprężenia mechanicznego.
