Autonomní mikronapájecí zdroje s piezoelektrickým principem - I

Úvod

Piezoelektrický jev byl objeven J. a P. Curie v roce 1880. Bylo zjištěno, že pokud určité krystaly byly vystaveny mechanickému namáhání, objevuje se u nich elektrická polarizace úměrná mechanickému namáhání. Pokud se na tyto materiály přiloží elektrické pole, dochází k jejich deformaci. Piezoelektrický princip je velmi často využívaný fyzikální jev pro realizaci senzorů, aktuátorů nebo pro generování elektrické energie v podobě autonomních mikrozdrojů typu Energy harvesting (EH). Jev využívá přeměnu mechanického namáhání vhodného typu a tvaru piezoelektrického materiálu na elektrickou energii. Působící mechanická energie může být vyvolána vibracemi, tlakem, tahem, ohybem, popř. jinými mechanismy. Při mechanické deformaci materiály generují na povrchu elektrický náboj, který se následně „skladuje“ a využívá k napájení příslušných mikroobvodů. Piezoelektrický jev je z hlediska využití v EH velmi perspektivní, a proto se neustále vyvíjejí nové konstrukce a aplikace těchto EH generátorů. K této skutečnosti též přispívá fakt, že v současné době je k dispozici řada piezoelektrických materiálů využívaných i pro konstrukci senzorů a aktuátorů. Vedle přírodně se vyskytujících materiálů (krystalický křemen) se používá polykrystalická keramika jako další obecně dostupný piezoelektrický materiál. Velmi často se používá materiál na bázi tuhých roztoků oxidu olova, zirkonu a titanu, tj. olovo zirkoničitan titanát (PZT). Materiál má vysokou účinnost přeměny mechanické na elektrickou energii. Pro anizotropní vlastnosti se konverze energií piezoelektrických materiálů liší v závislosti na směru působení síly a orientaci polarizace elektrod [1].

ZOBRAZIT CELÝ ČLÁNEK