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압전소자의 원리

1. 압전소자의 원리1) 압전 효과(Piezoelectric Effect)고체에 힘을 가하였을 때 결정 겉면에 전기적 분극이 일어나는 현상으로 피에조 저항 효과라고도 한다.수정이나 로셀염 등의 결정에 압력을 가하면 전압이 발생하는데 이것을 압전 직접효과라고 하며, 이와 반대로 전압을 주면 결정체가 변형을 일으키는 현상을 압전 역효과라 한다.?발견자의 이름을 따서 직접효과를 퀴리효과, 역효과를 리프먼 효과라고도 한다. ?결정체에 가해지는 힘의 방향과 전하가 발생하는 방향이 같은 경우를 종효과, 직각인 경우를 횡효과라 한다.2) 압전물질 이란?① 어떤 결정에 압력을 가했을 때 전위차(전압)가 발생되고 또 이들의 물질에 반대로 전위차(전압)가 인가되면 물리적 변위가 생기는 원리를 이용한 물질②압전효과가 나타나는 물질: 수정, 로셀염, 티탄산바륨(BaTiO₃), 인공세라믹(PZT))3)압전센서의 등가회로① 특성:,는 압전상수 C/N, 양단전압② 등가회로그림 1. (a) 압전센서의 등가회로, Rs = 센서 누설저항, Cs = 센서 커패시턴스, Cc = 케이블 커패시턴스, Ca = 증폭기 입력 커패시턴스, Ra = 증폭기 입력 저항, q= 전하 생성기.4) 피에조(PIEZO)센서피에조 센서는 금속판 사이에 얇은 압전 소자를 끼워 넣은 센서로 소리, 진동, 압력 등을 감지할 수 있다. 압전 소자는 압력을 가하면 전기를 발생시키고, 교류 전기를 가하면 진동하는 성질이 있다.2. 응용사례1)진동을 이용한 분사법을 사용하는 프린터 (엡손)이 방식을 간략히 설명하면 전기적 신호에 의해 피에조 소자가 진동을 해서 잉크를 노즐 밖으로 밀어내는 원리로 인쇄를 한다. 피에조는 전류가 흐르는 시간을 제어해 잉크의 양을 조절하는 것이 가능해 비교적 큰 노즐을 가지고 있지만, 다양한 크기의 잉크방울을 생성할 수 있기 때문에 미세한 표현이 필요하면 작은 방울을, 넓은 면적을 칠할 때는 큰 방울을 한번에 칠할 수 있어 그래픽 출력에 장점을 보인다.2)피에조 픽업픽업(영어: pickup)이란 전기적인 신호를 매개체로 하는 현악기인 전기기타나 전기 바이올린 등에서 현의 진동을 전기신호로 바꾸기 위한 장치이다. 일반적인 전기기타에 사용되는 마그네틱 픽업의 기본적인 원리는 전선(코일)의 주변의 자기장이 변화할 경우, 전류가 흐르는 현상을 이용하여 현의 진동을 전기적인 신호로 바꾸고 이것을 앰프로 전송한다. 이 픽업은 진동하는 현의 재질이 금속일 경우에 사용할 수 있다. 피에조 픽업은 마그네틱 픽업처럼 자기장의 변화를 이용하는게 아니라 줄과 직접 접촉해서 줄의 진동을 전기적 신호로 바꿔준다.3)노크센서노크센서는 이상 연소 때 발생되는 엔진의 진동을 감지하기 위한 피에조 압전 효과 소자를 진동판에 고정시키고 진동판은 베이스부에 고정된다. 노킹이 발생되면 피스톤이나 커넥팅로드를 진동시키고 심한 경우에는 금속을 두드리는 탁음이 발생한다. 이러한 이상 연소에 의한 노킹을 검출하기 위해 사용하는 것이 노크센서이다.4)연료압력 센서커먼레일 중앙부에 설치된 연료압력 센서(Fuel Pressure Sensor)는 연료압력 변화를 순간적으로 감지해 ECU로 입력된다. ECU는 이 신호를 받아 연료량, 분사시기를 조절하는 신호로 사용한다.레일안의 연료는 압력 센서의 블라인드 홀을 거쳐 센서 다이어프램에 도달하고, 이곳에서 압력신호를 전기적인 신호로 전환된다. 센서에 의해 측정된 신호는 증폭되어 ECU로 입력된다.이 센서의 내부는 피에조 압전소자 방식으로 되어 있어 압력을 전기신호로 바꾸어 준다. 따라서 다이어프램의 형상이 변할 때 다이어프램에 부착된 레이어의 전기적 저항이 같이 변화되고 0.5~5.0V의 값이 측정된다.옴과 쇼트키 접촉(Ohmic and Schottky contact)물질의 전기적인 특성을 평가할 때, 가장 일반적으로 관찰하는 것이 전압(V)에 따른 전류(I)를 측정하는 방법이다. 이를 I-V특성(I-V characteristic)이라고 한다. 금속과 반도체를 접촉시킨 경우의 I-V특성은 크게 ohmic contact 과 rectifying contact 으로 나누어 살펴볼 수 있다.(1) ΦM>ΦS(N형 반도체) : 전자의 정류특성(2) ΦMΦS(P형 반도체) : 전자의 옴특성(4) ΦM

공학/기술| 2012.12.10| 9페이지| 2,500원| 조회(3,680)

압전소자, 피에조 픽업, 압전소자의 원리, 노크센서

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