El Efecto Piezoeléctrico

Una material piezoeléctrico es aquel que produce una carga eléctrica cuando una tensión mecánica es aplicada (el material es apretado o estirado). Por el contrario, una deformación mecánica (el material se expande o contrae) se produce cuando se aplica un campo eléctrico. El efecto se forma con cristales que no tienen un centro de simetría.

Para explicar esto, tenemos que mirar las moléculas individuales que componen el cristal. Cada molécula tiene una polarización, es más negativo en un extremo y el otro extremo está cargado positivamente, esto se llama dipolo. Este es el resultado de los átomos que componen la molécula y la forma en que las moléculas se forman. El eje polar es una línea imaginaria que atraviesa el centro de ambas cargas en la molécula.

En un monocristal los ejes polares de todos los dipolos viajan en una dirección, se dice que el cristal es simétrico porque si se fuera a cortar el cristal en cualquier punto, los ejes polares resultantes de las dos piezas viajarían en la misma dirección que el cristal original.

En un polycristal hay diferentes regiones dentro del material que tienen diferentes ejes polares. Es asimétrico porque no hay un punto en el que el cristal pueda ser cortado y dejar dos piezas con el mismo eje polar resultante. Esto se puede ver en la figura de abajo.

cristales

Con el fin de producir el efecto piezoeléctrico, el cristal se calienta bajo la aplicación de una fuerte carga eléctrica. El calor permite a las moléculas moverse con mayor libertad y el campo eléctrico fuerza a todos los dipolos en el cristal a a linearse y mirar prácticamente todos en la misma dirección.

efecto-piezoelectrico

Este efecto tiene muchas aplicaciones útiles como la producción y ubicación de sonido, generación de altos voltajes, generación de frecuencias electrónicas, microbalances y generación de electricidad, la que más nos importa.

En la imagen de abajo podemos ver claramente como se genera un voltaje a aplicar la presión a un material piezoeléctrico.

schemapiezo