くのへスタジオ 
こんにちは、くのへ@MasazaneKunoheです。
日曜日の機械紹介シリーズ。
今日は「ピエゾ素子」です。
ピエゾ素子って聞いたことありますか？
今日はこれの紹介をしたいと思います。
ピエゾ素子の話が聞きたいですって～！？
以前の日曜日の機械紹介シリーズツイートに、こんなリプいただきました！！
ピエゾ素子の話をご要望頂いたので、今日はピエゾ素子の話にしようと思います。
ピエゾ素子とは
ピエゾ素子とは、「圧電素子」とも呼ばれるもので、圧力をかけると電圧が生じる材料のことです。圧力を掛けると電圧が生じる現象を「圧電効果」と言います。
逆に、ピエゾ素子に電圧を加えると伸び縮みします（これを逆圧電効果と言います）。
ここで発生する電圧は非常に小さなものであり、発電につかえるようなものではありません。しかし、物理的な動作を電気動作に直接変換できる材料であり、これが非常に有効に活用できます。
具体的には、①スピーカ・ブザー、②振動子、③音波/超音波発生装置、④その他 色々、をすることができます。（④がガバガバｗ）
ピエゾ素子の詳細
ピエゾ素子の有名なものに「水晶」があります。
水素に電圧を掛けると所定の周期で振動します（クオーツ振動子）。
これを使って時計やマイコンなどのクロック周波数として応用しているのは有名ですね。
他にも、チタン酸バリウム（BaTiO3）や、チタン酸ジルコン酸鉛（いわゆるPZT）、酸化亜鉛（ZnO）というセラミックス系のピエゾ素子がスピーカやブザーなどに使われています。
次の図のようにピエゾ素子（：図中では圧電体と表記されている）にプラスとマイナスの電極を付けて、そこに電圧を掛けるだけで圧電体が伸び縮みするので、これをスピーカとして使うわけです。
圧力をかけると電圧が発生する原理として、すごく直感的に分かる図がインターネット上にありました。
圧電効果を生じる結晶材料に対して圧力を与えると、結晶構造がズレます。
すると結晶を構成している＋イオンと－イオン構造に偏りが生じ、僅かに電圧が発生する、というものです。
電圧を掛けると伸びる、というのも同じ概念図で説明がつきますね。
厳密な図ではありませんが、非常に伝わるものがあります。
スピーカとしての活用
ピエゾ素子は電圧を掛けると伸び縮みします。
これを利用するとスピーカやブザーとして使うことができます。
次の図はピエゾ素子を使ったスピーカです。電子工作でよく見るタイプのスピーカです。
このプラスマイナス端子に所定の周波数の電圧を掛けると、ドレミファソラシドを奏でることができます。
面白い！！
超音波探傷装置
人間には聞こえない「超音波」を作り出すことも出来ます。
超音波探傷装置（ちょうおんぱたんしょうそうち）に応用されています。
金属材に超音波を打ち込みます。そうすると、金属の中に亀裂などが発生していたら、そこが超音波を反射するので、内部に亀裂などが発生しているかどうかが分かるのです。
以上。
今日はピエゾ素子でした～
電子工作でブザーとして使わせてもらっています。
音はあまりよくありませんが、安くていいですよ～
ではまた来週～
🦅バサバサ～
