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圧電気 あつでんきpiezoelectricity

翻訳|piezoelectricity

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

圧電気
あつでんき
piezoelectricity

物質に外部から力またはひずみを加えると,それに比例した電気分極が起こり,表面に電荷が現れる。この電荷を圧電気またはピエゾ電気といい,この現象を圧電効果,またはピエゾ効果という。たとえば,水晶結晶は圧力のないとき,図 (a) のように Si+ イオンと O2- イオンの分布が均一で,正負の電気が互いに打ち消し合って中性である。上下の方向に圧力をかけた図 (b) では分布が不均一となり,上面にマイナス,下面にプラスの分極電荷が現れ,起電力が生じる。弾性限界内で,圧力と起電力との関係は比例し,比例定数を圧電率という。逆に,結晶に電場をかけると機械的ひずみが生じるが,これを圧電逆効果という。これら二つの効果は電気エネルギーと力学的エネルギー相互の変換に利用される。圧電性を有する誘電体の中に熱変化により分極が発生し,反対に電界により熱を発生する焦電体と呼ばれるものもある。圧電性を利用したデバイスとしては,超音波発生に用いられる圧電セラミックスQ値の高い素子として通信用フィルタや発振器に用いられる水晶,タンタル酸リチウムなどがある。特に水晶は物理的および化学的に安定しており,固有周波数に等しい振動を安定して発生するので時計用,あるいはデジタル機器のクロックとして用いられる。いずれも機器の小型化,省電力化に欠かせない素子である。また,圧電体を利用して,磁気ヘッドや光学機器の精密な位置決めなどに圧電アクチュエータや,回転角速度のセンサとして圧電ジャイロ,その他圧電トランスなどが用いられている。なお,圧電物質にはイオン結晶だけでなく,たとえばセレンやテルルのように原子間結合にイオン性が介在しない半導体結晶や,一部の III-V族,II-VI族化合物半導体などに大きな圧電効果を示すものがある。 (→圧電材料 )

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デジタル大辞泉の解説

あつ‐でんき【圧電気】

圧電効果によって結晶の表面に生じる電気。ピエゾ電気。

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百科事典マイペディアの解説

圧電気【あつでんき】

ピエゾ電気とも。ある種の結晶板にある方向から圧力を加えると,決まった方向に誘電分極を起こし,両面に正負の電荷が現れる現象。電気量は圧力の強さに比例し,圧力の代りに張力を加えると,両面に圧力のときと反対符号の電荷が現れる。
→関連項目キュリー強誘電体水晶振動子マイクロホン

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世界大百科事典 第2版の解説

あつでんき【圧電気 piezoelectricity】

ある種の結晶性物質では,応力により弾性的な変形がおこると変形に正比例した電荷が表面に現れる。また,この物質に電場を加えると電場の強さに正比例した変形が生ずる。これらの現象を圧電気という(前者を正効果,後者を逆効果)。ピエゾ電気とも呼ばれ,ピエゾとはギリシア語のpiezein(押す)を語源とする。正効果は1880年にフランスのキュリー兄弟Jacques and Pierre Curieによって,水晶,ロッシェル塩電気石などで発見された。

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大辞林 第三版の解説

あつでんき【圧電気】

圧電効果によって発生する静電気。ピエゾ電気。

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日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

圧電気
あつでんき

結晶に外部応力を加えるとき、その結晶の電気分極が変化する性質。ピエゾ電気あるいは圧電性、圧電効果ともよばれる。1880年に、キュリー兄弟Jacques Curie, Pierre C.によって、電気石について発見された。逆に、結晶にこの性質があるときには、結晶に外部電界をかけると、結晶のひずみが変化する。前者の性質は正圧電気で、後者の性質は逆圧電気であるが、この両者をいっしょにして圧電気と総称される。応力によって電気分極が変化する量、あるいは電界によってひずみが変化する量は、普通それぞれ応力あるいは電界に比例するが、この比例定数は圧電率またはピエゾ定数とよばれる。
 結晶板を側方から押すと、板面に垂直方向に下向きに電気分極が発生する。結晶内に電気分極が発生すると、外部の回路に電圧が生じる。一般に、方向性のある物質すなわち結晶においては、応力は2階テンソルで、これには三つの伸張(または圧縮)成分と三つのずれ成分とがあり、一方、電気分極はベクトルで三つの成分をもつ。したがって、結晶の応力と電気分極との関係はかなり複雑である。結晶にどのような応力をかけると、どのように電気分極が変化するかは、結晶の対称性によって完全に定まっている。結晶のなかには圧電気を示すものと示さないものとがあるが、これもその結晶の対称性がどうであるかによって定まっているのである。
 圧電気は、機械的変化を電気的変化に変え、逆に電気的変化を機械的変化に変えるのにたいへん有用な性質であり、水晶時計、ピックアップなど、圧電性を利用した機器は多数ある。圧電気が強いのは強誘電体である。[沢田正三]

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世界大百科事典内の圧電気の言及

【電歪】より

…電場によって,誘電体に電場に比例する電気分極が生じ,その分極した誘電体が電気分極と電場に比例するひずみを生ずるものである。誘電体結晶が対称中心をもたないときにも,電場を加えると電場に比例するひずみが生ずるが,これは一般に圧電気現象と呼び,電歪とは区別するのがふつうである。電歪による結晶のひずみは,圧電気によるひずみに比べるときわめて小さく,実際観測にかかるのは,酸化チタン(IV)バリウムBaTiO3などの強誘電体など限られた結晶だけである。…

※「圧電気」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

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