Avanzado Cristales piezoeléctricos

[brothe_r]

Hola,

Me gustaría saber el proceso de fabricación de un piezoeléctrico de quarzo (SiO2). No encuentro mucho sobre el tema, aunque tengo pistas como que para la polarización es necesario calentar el material hasta la temperatura de Curie, mientras se aplica un campo eléctrico muy intenso (del orden de varios kilovolts/centímetro). Por otro lado, he encontrado otros piezoeléctricos que se hacen crecer con un cristal inicial (una semilla, o seed), de modo que el cristal va creciendo ya polarizado (http://rimstar.org/materials/piezo/rochelle1.htm). No me queda claro qué pasa con el SiO2, u otros materiales que presentan propiedades piezoeléctricas... ¿cualquiera de ellos, calentándolos y aplicando un camp eléctrico adquiere propiedades piezoeléctricas, o además también se debe cumplir que tenga una estructura cristalina determinada (organizada de cierto modo)? ¿O esta organización cristalina se adquiere con el proceso mencionado?

Gracias!

[Sartie]

Re: Cristales piezoeléctricos

joe son preguntas bien chungas, lo unico que puedo decirte es que no todos los materiales piezoelectricos tienen que ser calentados, sin ir mas lejos el azucar es piezo electrico

[brothe_r]

Re: Cristales piezoeléctricos

Hola de nuevo,

Ya está resuelto Los cristales de SiO2 se hacen crecer a partir de una semilla en unos hornos a alta temperatura i presión, y después se cortan para conseguir, por ejemplo, los típicos osciladores de quarzo utilizados como reloj en componentes electrónicos. No pueden ser polarizados con calor i un campo eléctrico externo. Además, el SiO2 no es ferroeléctrico (todos los ferroeléctricos son piezoeléctricos, pero no todos los piezoeléctricos son ferroeléctricos).

Hay varios tipos de piezoeléctricos que se puede polarizar después, como los PZT (PbZiO3, PbTiO3), utilizados por ejemplo en los zumbadores (buzzer). Estos si son ferroeléctricos. Tienen la ventaja de ofrecer mucha más deformación que uno de SiO2 con un mismo campo eléctrico, y són mucho más fáciles y baratos de fabricar. Uno de los problemas está relacionado con la normativa RoHS, ya que estos piezos contienen plomo... Aún no se ha encontrado ningún piezo que funcione igual de bien que con el de plomo, por esto aún se comercializan... Actualmente se está investigando cómo conseguir un material para la sustitución del plomo.

Gracias!

[Sartie]

Re: Cristales piezoeléctricos

buen aporte!

[Chelogc]

Re: Cristales piezoeléctricos

Mas que aportacion tengo una pregunta..por ejemplo como se fabrica cristal piezoelectrico con funcion de: tramisor y emisor (efecto doopler) de 2Mhz.


Chelo.

Hola de nuevo,

Ya está resuelto Los cristales de SiO2 se hacen crecer a partir de una semilla en unos hornos a alta temperatura i presión, y después se cortan para conseguir, por ejemplo, los típicos osciladores de quarzo utilizados como reloj en componentes electrónicos. No pueden ser polarizados con calor i un campo eléctrico externo. Además, el SiO2 no es ferroeléctrico (todos los ferroeléctricos son piezoeléctricos, pero no todos los piezoeléctricos son ferroeléctricos).

Hay varios tipos de piezoeléctricos que se puede polarizar después, como los PZT (PbZiO3, PbTiO3), utilizados por ejemplo en los zumbadores (buzzer). Estos si son ferroeléctricos. Tienen la ventaja de ofrecer mucha más deformación que uno de SiO2 con un mismo campo eléctrico, y són mucho más fáciles y baratos de fabricar. Uno de los problemas está relacionado con la normativa RoHS, ya que estos piezos contienen plomo... Aún no se ha encontrado ningún piezo que funcione igual de bien que con el de plomo, por esto aún se comercializan... Actualmente se está investigando cómo conseguir un material para la sustitución del plomo.

Gracias!

[brothe_r]

Re: Cristales piezoeléctricos

Hola Chelo,

La descripción que das encaja con un transductor de un ecógrafo. ¿Te refieres a eso?

Aunque es cierto que todos los piezoeléctricos se deforman al aplicar un campo eléctrico, la respuesta frecuencial (cómo se mueve el cristal en función de la frecuencia aplicada) varía mucho en su frecuencia de resonancia, momento dónde se maximiza su amplitud de movimiento. De este modo, la geometría (forma, grosor, volumen... incluso la densidad del cristal) es muy importante para obtener la frecuencia de resonancia deseada.

Teniendo en cuenta que la frecuencia de resonancia sólo depende de propiedades mecánicas, puedes ver que el cristal se excita igual tanto con campos eléctricos que con vibraciones. De este modo, si dos cristales iguales se acercan, y excitas al primero con un campo eléctrico en su frecuencia de resonancia, el segundo también vibrará a la misma frecuencia (se acoplarán mediante el aire), con lo que tendremos un voltage a la salida también mucho mayor que si se intenta hacer vibrar a otra frecuencia (ver filtros SAW). Así es como funcionan los transductores.

Quizás me he ido un poco de tema... jeje No sé cómo se fabrican, pero espero haberte dado una idea. Una conclusión que puedes sacar es que en igualdad de forma, un cristal más pequeño (con menos masa) tendrá una frecuencia de resonancia mayor.

Saludos!