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Chapter 1 1. 압전현상의 원리 (Principles of Piezoelectricity) 1. 압전의 정의 (Definition of Piezoelectricity) 압전의 어원을 살펴보면 ‘piezo’‘pressure’해당하기 때문에 ‘piezoelectricity’‘pressure electricity’라는 의미를 내포하고 있습니다. 압전현상을 이해하기 위해서는 먼저 고체 내부구조의 이해가 필요합니다. 고체의 결정구조는 7개의 crystal systems32개의 정족 (point groups)으로 나눌 있습니다. 32 개의 정족 중에서 21개는 비대칭성 (non-centrosymmetry)갖고 이들 중에서 20정족만이 압전 현상을 나타냅니다. Fig. 결정구조와 압전현상의 연관성 (G. H. Haertling, Ferroelectric Ceramics, J. Am. Ceram. Soc., 1999) 압전현상은 기계적 에너지 (strain/stress)전기적 에너지 (field/charge)상호간 결합형태로 형성과 가역성의 특징을 보이며 분극 (polarization)크기에 따라서 세기가 결정됩니다. 다시 말하자면, 기계적 에너지를 전기적 에너지로 전기적 에너지를 기계적 에너지로 바꿀 있으며, 에너지의 크기는 분극의 크기에 달려있음을 의미합니다. 이러한 의미는 아래의 수식 (IEEE

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  • Chapter 1

    1. (Principles of Piezoelectricity)

    1. (Definition of Piezoelectricity)

    piezo pressure piezoelectricity pressure electricity .

    .

    7 crystal systems 32 (point groups) . 32

    21 (non-centrosymmetry) 20

    .

    Fig.

    (G. H. Haertling, Ferroelectric Ceramics, J. Am. Ceram. Soc., 1999)

    (strain/stress) (field/charge)

    (polarization) . , ,

    . (IEEE

  • Standard on Piezoelectricity, 1988) .

    Sij = sEijklTkl + dijmEm,

    Dn = dnklTkl + TmnEm,

    where, Sij, Tkl are mechanical strain and stress tensors,

    sEijkl is compliance when electric field is constant,

    dijm, dnkl are piezoelectric charge constant tensors,

    Tmn is permittivity when the mechanical stress is constant,

    Dn, Em are the electric displacement and field vectors.

    , .

    .

    Fig. PZT

    (-) (+) (-) /(+) . 180o (/)

    ,

    .

    .

    .

  • (a) (b) (c)

    Fig. (polarization)

    (a) , (b) , (c) ,

    (d), (e) , (f) /

    Fig. (Piezoelectric effects)

    (a) (b) (a) , (c) (b) . (d) (a)

    , (e) (d)

    . (f) (d), (e)

    / .