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圧電素子 あつでんそしpiezoelectric device

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ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

圧電素子
あつでんそし
piezoelectric device

電気的な変化と機械的な変形が互いに関係する圧電効果 (→圧電気 ) または圧電逆効果を応用した素子のこと。圧電素子が利用されている分野は非常に広範囲にわたっているが,機能的には圧電振動子と圧電変成器とに分類することができる。

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デジタル大辞泉の解説

あつでん‐そし【圧電素子】

圧電効果を利用した電気素子。振動や圧力などの変化を電気的な変化にしたり、逆に電気的振動を機械的振動に変換したりするものがある。前者はマイクロホン、ガス点火装置、後者はスピーカーなどに利用。ピエゾ素子ピエゾ電気素子圧電変換素子PZT(piezoelectric transducer)。

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百科事典マイペディアの解説

圧電素子【あつでんそし】

水晶板などに機械的応力を加えるとその両端に正負の電荷が現れ,逆に電圧をかけると応力変化を生ずる。この性質を利用した素子を圧電素子と呼ぶ。たとえば水晶振動子無線通信周波数安定度を著しく向上させ,また時計のしくみを一変させるに至った。
→関連項目インクジェットプリンター電歪振動子

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世界大百科事典 第2版の解説

あつでんそし【圧電素子 piezoelectric device】

水晶板などに機械的応力を加えるとその両端に正負の電荷があらわれ,逆に電圧をかけると応力変化を生ずる。この性質を利用した素子を圧電素子と呼び,種々の材料が使用されている。水晶振動子は無線通信の発達とともに周波数安定度が向上し,また近時,時計分野にとり入れられ時計のしくみを一変させるに至った。素子材料は水晶半角ニオブリチウムLiNbO3などの単結晶のほか,セラミックスポリフッ化ビニリデンなどの高分子膜の発達が目覚ましい

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日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

圧電素子
あつでんそし

ピエゾ電気素子ともいう。水晶、ロッシェル塩チタン酸バリウムなどの結晶に力を加えると力に比例した電荷が生じ、また電界中に置くと機械的なひずみの生ずる現象(圧電効果)を利用する素子をいう。
 圧電素子は、電気機械変換用の圧電変換素子と、共振特性を利用した共振子に用いる。変換素子は機械振動を電気振動に変換するもの(マイクロホン、ピックアップなど)と、電気振動を機械振動に変換するもの(スピーカー、超音波発生器など)がある。なお、後者には安定した周波数の電気振動を発生するとか、ある特定の周波数の電気信号に対して応答するために用いるものがあり、これを共振子という。
 圧電現象は1880年にフランスのキュリー兄弟J. Curie, P. Curieが発見したが、この現象を利用してフランスのランジュバンP. Langevinは1917年に水晶超音波発生装置をつくり、アメリカのソーヤーD. Sawyerはロッシェル塩を使ったクリスタルマイクロホンを1931年に発明した。水晶共振子はアメリカのキャデーW. Cadyが1922年に提案したもので、これを用いた安定発振をする水晶発振回路は1932年アメリカのピアースC. W. Pierceの発明である。
 圧電効果は、結晶のひずみによってイオンの相対位置が変化するためにおこると考えられ、結晶板の弾性振動と電気振動が一致したとき強い励振(れいしん)がおこる。このため、使用する結晶の切り方、寸法、形状、加える電圧などでいろいろな形の変換素子と共振子がつくられている。
 変換素子では、水晶は1メガ~100メガヘルツの超音波発生器に、ロッシェル塩は音響機器に用いられる。チタン酸バリウムなどの圧電セラミックスは電気機械結合係数が大きく、低周波から数メガヘルツの範囲で音響機器、音叉(おんさ)、メカニカルフィルター、超音波遅延素子などに用いられる。これらによって製品化されたものは、圧電ガス点火装置、ソナー、魚群探知機、超音波断層像撮像装置、超音波顕微鏡、超音波溶接機、加速度計、圧電モーター、厚み計、流量計などと多方面にわたっている。共振子には圧電セラミックスが使われることもあるが、振動損失がきわめて少なく、共振周波数が安定な水晶共振子が広く用いられる。結晶の切り方、形状などに応じて、1キロヘルツ~100メガヘルツに及ぶ発振回路とか共振回路の素子とし、送・受信機の周波数制御、水晶フィルター、表面弾性波素子、トランスジューサなどに用いられている。[岩田倫典]

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