पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल से विद्युत उत्पादन

पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उत्पन्न करने के लिए, एक प्राकृतिक क्वार्ट्ज़ क्रिस्टल को समान मोटाई के आयताकार या अंडाकार आकार की पतली प्लेट के आकार में काटना पड़ता है। प्रत्येक क्रिस्टल में कुल्हाड़ियों के तीन सेट होते हैं - ऑप्टिकल अक्ष, तीन विद्युत अक्ष OX1, OX2, और OX3 एक दूसरे के साथ 120 डिग्री के साथ, और तीन यांत्रिक अक्ष OY1, OY2 और OY3 भी एक दूसरे के साथ 120 डिग्री पर होते हैं। यांत्रिक कुल्हाड़ियाँ विद्युत अक्षों के समकोण पर होंगी। आवेदन के लिए क्रिस्टल की प्रकृति तय करने वाले कुछ पैरामीटर हैं:

1. जिस कोण पर वेफर को प्राकृतिक क्वार्ट्ज़ क्रिस्टल से काटा जाता है
2. प्लेट की मोटाई
3. प्लेट का आयाम
4. माउंटिंग के साधन

यदि एक इलेक्ट्रिक स्ट्रेस को इलेक्ट्रिक एक्सिस (एक्स-एक्सिस) की दिशा में लागू किया जाता है, तो वाई-एक्सिस की दिशा में एक यांत्रिक तनाव उत्पन्न होता है, जो इसके लंबवत है प्रासंगिक एक्स-अक्ष। इसी तरह, यदि वाई-अक्ष के साथ एक यांत्रिक तनाव दिया जाता है, तो क्रिस्टल के चेहरों पर विद्युत आवेश उत्पन्न होंगे, जो एक्स-अक्ष के लंबवत हैं जो वाई-अक्ष के समकोण पर हैं।

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उलटा पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव



पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव को उलटा किया जा सकता है, जिसे उलटा पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है। यह पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल को सिकोड़ने या फैलाने के लिए विद्युत वोल्टेज लगाने से बनाया जाता है। व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग उन उपकरणों को विकसित करने में मदद कर सकता है जो ध्वनिक ध्वनि तरंगें उत्पन्न और उत्पन्न करते हैं। पीजोइलेक्ट्रिक ध्वनिक उपकरणों के उदाहरण हैं स्पीकर (आमतौर पर हैंडहेल्ड डिवाइस में पाए जाते हैं) या बजर।

पीजोइलेक्ट्रिकिटी के फायदे

1. उच्च आवृत्ति प्रतिक्रिया - वे बहुत उच्च आवृत्ति प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं जिसका अर्थ है कि बहुत उच्च गति पर बदलते पैरामीटर को आसानी से महसूस किया जा सकता है।
2. उच्च क्षणिक प्रतिक्रिया - पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर माइक्रोसेकंड की घटनाओं का पता लगा सकते हैं और रैखिक आउटपुट भी दे सकते हैं।
3. उच्च आउटपुट - वे उच्च आउटपुट प्रदान करते हैं जिसे इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में मापा जाता है।
4. छोटा आकार - ये बहुत सघन और छोटे आकार के होते हैं जिनका निर्माण कठोर ऊबड़-खाबड़ होता है।
5. बेरियम टाइटेनैट और क्वार्टज़ को किसी भी मनचाहे आकार और रूप में बनाया जा सकता है। इसका एक बड़ा ढांकता हुआ स्थिरांक भी है। अभिविन्यास की दिशा को उन्मुख करके क्रिस्टल अक्ष का चयन किया जा सकता है।

पीजोइलेक्ट्रिकिटी के नुकसान

1. आउटपुट कम है - पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर से प्राप्त आउटपुट कम है, इसलिए बाहरी इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को कनेक्ट करना होगा।
2. चूंकि डिवाइस छोटे इलेक्ट्रिक चार्ज के साथ काम करता है, इसलिए उन्हें इलेक्ट्रिकल इंटरफ़ेस के लिए उच्च प्रतिबाधा केबल की आवश्यकता होती है।
3. सापेक्ष आर्द्रता 85% से ऊपर बढ़ जाती है या 35% से नीचे गिर जाती है, इसका उत्पादन प्रभावित होगा। यदि ऐसा है, तो इसे मोम या बहुलक सामग्री से लेपित किया जाना चाहिए।
4. आकार में बनाना - पर्याप्त मजबूती के साथ क्रिस्टल को वांछित आकार देना बहुत मुश्किल है।
5. यह स्थिर स्थिति में माप के लिए उपयुक्त नहीं है। क्रिस्टल के तापमान भिन्नता के अनुसार उत्पादन भिन्न हो सकता है।

पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर के उदाहरण

1. क्वार्ट्ज
2. रोशेल साल्ट
3. ध्रुवीकृत बेरियम टाइटेनेट
4. अमोनियम डाई-हाइड्रोजन
5. लिथियम सल्फेट
6. एटिलीन डायमाइन टार्ट्रेट
7. हड्डी में कोलेजन भी एक पीजोइलेक्ट्रिक है
8. साधारण चीनी

ऐसी सभी प्रकार की परिस्थितियाँ हैं जहाँ हमें यांत्रिक ऊर्जा (दबाव या किसी प्रकार की गति) को विद्युत संकेतों या इसके विपरीत में परिवर्तित करने की आवश्यकता होती है। पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर उनके रूपांतरण के लिए उपयोग किए जाने वाले सही उपकरण हैं। इन ट्रांसड्यूसर को हमारे दैनिक जीवन में नीचे सूचीबद्ध के रूप में कई अनुप्रयोगों में रखा गया है:

1. अल्ट्रासाउंड उपकरण में, एक पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर विद्युत ऊर्जा को अत्यधिक तीव्र यांत्रिक कंपन में परिवर्तित करता है - इतनी तेजी से, वास्तव में, कि यह ध्वनि बनाता है, लेकिन हमारे कानों को सुनने के लिए बहुत उच्च पिच वाला। इन अल्ट्रासाउंड कंपनों का उपयोग स्कैनिंग, सफाई और अन्य सभी प्रकार की चीजों के लिए किया जा सकता है।
2. इसकी उत्कृष्ट आवृत्ति प्रतिक्रिया के कारण, इसे सामान्य रूप से एक्सेलेरोमीटर के रूप में उपयोग किया जाता है, जहां आउटपुट त्वरण के प्रति गुरुत्वाकर्षण (1-30) mV के क्रम में होता है।
3. पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर गतिशील माप के लिए अधिक उपयोगी होते हैं, यानी वे पैरामीटर जो तेज दर से बदल रहे हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि स्थैतिक परिस्थितियों में विकसित क्षमता उपकरण द्वारा धारण नहीं की जाती है। Thus piezoelectric crystals are primarily used measurement of quantities like surface roughness, and also in accelerometers and vibration pickups.
4. The automotive companies used piezoelectric transducers to detect detonations in the engine blocks.

To use this technology for power generation in full-fledged way the experiments are still going on. Well in the next blog we would discuss about some possible uses that we can have of the piezoelectric crystals to generate energy at our homes.