Конструирование и применение датчиков — страница 4

  • Просмотров 1051
  • Скачиваний 28
  • Размер файла 103
    Кб

подвесом. В этом последнем случае элемент массы m может быть подвешен в электростатическом поле, если удовлетворяется условие fЭЛgm, где g - ускорение силы тяжести. К емкостным преобразователям близки по своим характеристикам полупроводниковые диоды, в которых используется зависимость так называемой барьерной емкости от обратного напряжения. Такие преобразователи применяются в качестве элементов с электрически управляемой

емкостью и называются варикапами. Другая группа ЭС преобразователей основана на использовании сегнетоэлектриков, т. е. кристаллических диэлектриков, которые при определенных температурных условиях (при температуре ниже точки Кюри) обладают самопроизвольной поляризацией при отсутствии внешних электрических полей. Состояние кристаллических диэлектриков характеризуется электрической индукцией D (или зарядом q), деформацией

 и энтропией Э. Эти величины зависят от напряженности электрического поля Е (или напряжения U), механического напряжения  (или силы F) и температуры Т. На рис. 4 схематически показаны связи между указанными величинами. Рис. 4 Схема связей между параметрами диэлектрика Жирными стрелками показаны связи ЕD, , TЭ, а тонкими стрелками изображены физические эффекты, свойственные сегнетоэлектрикам: прямой пьезоэлектрический

эффект D (или q), проявляющийся в изменении поляризации кристалла действием механических напряжений; обратный пьезоэлектрический эффект Е (или U), характеризующийся деформацией кристалла под днем электрического поля; пироэлектрический эффект TD (или q), сводящийся к изменению заряда на поверхности кристалла при изменении температуры; пьезокалорический эффект Э, проявляющийся в изменении энтропии при изменении

механических напряжений. Помимо указанных эффектов при изменении Е, , Т в кристаллах возникают побочные явления, например, изменяются диэлектрическая проницаемость, проводимость, оптические свойства и т.д. Из указанных эффектов рассмотрим прямой и обратный пьезоэффекты, а также эффект изменения емкостной проводимости при изменении напряжения U. Преобразователи, в которых используются прямой или обратный пьезоэффекты,

называются пьезоэлектрическими преобразователями. Использование эффекта изменения емкостной проводимости в кристаллических полупроводниках обусловлено нелинейной зависимостью заряда q от приложенного напряжения U. Если зависимость q(U) линейна, то в выражении q=(q/U) величина C=q/U постоянна и представляет собой емкость. В случае нелинейной зависимости q(U) величина C=q/U также является емкостью, но не постоянной, а