압전기

요약 어떤 종류의 결정판(結晶板)에 일정한 방향에서 압력을 가하면 판의 양면에 외력(外力)에 비례하는 양전하와 음전하가 나타나는 현상이다.

피에조전기라고도 한다. 예를 들면, 수정에서 결정판을 잘라내어 x축 또는 y축을 따라 압력을 가하면 판의 양면에는 각각 전하가 생기고, 장력(張力)을 가할 때에는 이것과 부호가 반대인 전하가 생긴다. 1880년에 프랑스의 J. 퀴리와 P. 퀴리 형제가 전기석에서 발견한 현상인데, 수정·전기석·로셸염 등 예로부터 알려져 있는 것 외에 타이타늄산바륨·인산이수소암모늄·타타르산에틸렌다이아민 등의 인공결정이 현저하게 압전성을 가지는 소자(素子)로서 개발되어 있다.

일반적으로 1장의 결정판에 의한 압전기는 극히 미약하나 금속박을 삽입하여 이것을 몇 장 겹치면 그 전기량은 충분히 측정할 수 있게 된다. 이것을 이용하면 기계적인 변형을 전기적으로 꺼낼 수 있으므로 마이크로폰이나 전축용 픽업 등에 오래전부터 이용되고 있으며, 이 경우에는 압전율이 큰 로셸염의 결정이 많이 사용되고 있다. 또 압전성을 가지는 결정판에 고주파 전압을 걸면 판이 주기적으로 신축하며, 특히 전압의 주파수를 판의 고유진동수에 맞추면 공진(共振)하여 판이 강하게 진동한다. 이 현상을 역압전효과(逆壓電效果)라고 하며, 이것에 의해 강력하고 안정된 기계적인 진동이 얻어진다. 이것의 응용으로서는 휴대용 라디오에 쓰이는 결정수화기·결정스피커와 초음파의 음원(音源)으로서 사용되는 수정이나 타이타늄산바륨 등을 들 수 있다.

이 밖에도 압전기발진자(壓電氣發振子)나 압전기공진자(壓電氣共振子)가 있다. 이것은 결정판이 탄성체로서 치수 등에 의해 정해지는 일정한 고유 진동수를 가지며, 탄성진동과 전기진동이 압전율을 통해서 결합되는 결과로서 마치 대단히 예민한 공진점을 가진 공진회로와 같이 동작하는 것을 이용하는 것이다. 방송전파의 주파수 유지, 수정시계의 중추부 등에는 특정한 방위로 잘라낸 수정의 진동자가 사용되며, 또 압전기공진자는 선택도가 높은 결정여파기(結晶濾波器)로서 원거리 통신회로에 널리 쓰인다.