Справочная информация

В природе существует множество веществ, способных производить пьезоэффект. Среди них -  кварц, турмалин, виннокислый калий, пьезоэлектрическая керамика. Одними из наиболее употребляемых материалов в производстве резонаторов являются кварц и пьезокерамика. О них мы и расскажем в данной статье.

Кварц.

В природе кварц (quartz) встречается довольно часто. Этот минерал кристаллизуется при температуре не выше 573 градусов. Его химическая формула - SiO2 (безводный диоксид кремния), а молекулярная масса составляет 60, 06. Данный минерал – один из самых твёрдых, ему присуща высокая химическая стойкость.

По форме природные кристаллы кварцев весьма разнообразны. Самая распространённая форма – это гексагональная призма с пирамидальными гранями. Поверхность кристалла представляет собой горизонтальную штриховку, а грани призмы у основания расширены.

Для применения в пьезоэлектрическом оборудовании используют природный кварц (quartz), который встречается в виде окатанных галек, обломков кристаллов и целых кристаллов. Цвет его может варьироваться от чёрного (морион) до прозрачного и бесцветного (горный хрусталь).
Естественные кристаллы не лишены дефектов, которые могут снизить ценность материала. К ним относят пузыри, фантомы, голубые иглы, трещины, всевозможные инородные материалы.
Именно поэтому возникла необходимость искусственно создавать кристаллы.
Сегодня они выращиваются по специальным технологиям из растворов щёлочей, насыщенных диоксидом кремния в автоклавах под воздействием высоких температур и давления.

Фильтрация радиочастот и пьезометрия стала возможной именно благодаря кварцу и его пьезоэлектрическим свойствам.

Пьезоэлектрическая керамика.

Керамика, как и quartz, может обладать пьезоэффектом. Форма и размеры керамических элементов могут быть различными – это объясняет популярность данного материала и широкий спектр применения таких пьезоэлементов в устройствах разного рода, в том числе и тех, которые служат для приёма или излучения ультразвуковых колебаний. 
Процесс производства продукции из пьезокерамики включает поляризацию постоянным мощным электрическим полем, которая осуществляется после нанесения на керамическую заготовку электродов.

В основе генераторов, созданных на основе пьезоэффекта, лежат кристаллы, и зачастую в качестве такого кристалла используют кварц. Из него изготавливают пьезоэлементы различной формы.
В природе данный материал встречается довольно часто, но вот в идеале его найти не так легко. Совершенный кристалл – это тело, в основном шестигранное, имеющее вершину, образованную этими гранями, сходящимися в одной точке. В идеальных условиях кристалл кварца имеет ровные и одинаковые грани, образующие с осями равные углы.

Как пьезоэлектрик, кварц может использоваться в радиоаппаратуре и телефонной аппаратуре, с его помощью появляется искра в зажигалках, а секунды в часах отсчитываются через равномерные временные промежутки. Кроме того, кварц используется в резонаторах,  стабилизирующих частоту генератора таких как тактовый генератор, термостатированный (ocxo) или термокомпенсированный (tcxo) генератор или, к примеру,  генератор, управляемый напряжением (ГУН) и т.п.

Стоит также заметить, что кристаллы применяют не только для изготовления кварцевых генераторов. Близкие к совершенной форме кристаллы очень популярны в целительстве. Считается, что направленный от тела своим основанием, кристалл выводит негатив из органа, к которому он приложен. В противоположном случае кристалл заполняет тело энергией.

Единичный (точечный) кристалл-генератор – кристалл, форма которого очень близка к правильной (то есть длина и ширина его примерно одинаковы) и содержит шесть четко выраженных граней, которые сходятся к вершине равномерно. Эта форма наиболее удачна для передачи энергии и её генерации непосредственно самим кристаллом, что позволяет использовать его в изготовлении генераторов.

Существует несколько видов кристаллов кварца, различающихся по составу и цвету. Рассмотрим некоторые из них.

• Горный хрусталь.
Это совершенно прозрачный камень, но экземпляры без дефектов можно встретить чрезвычайно редко, и потому ценятся они достаточно высоко. При давлении на кристалл возникает электрический заряд, то есть пьезоэффект, и поэтому горный хрусталь используется в генераторах.

• Кремень.
Кремень с древности известен человеку. С его помощью высекали искры, из-за чего стало возможным добывать огонь. А это значит, что кремень – это ещё один естественный минерал, который обладает пьезоэффектом и может быть использован для изготовления кварцевых генераторов.

Итак, кварц – это уникальный материал, который используется в науке и технике, как в естественном виде, так и в искусственно выращенном виде.  Керамика и quartz –  уникальные материалы, обладающие пьезоэффектом.