Apa itu Transduser Piezoelektrik?

Transduser piezoelektrik adalah perangkat yang mengubah satu jenis energi ke energi lain dengan memanfaatkan sifat piezoelektrik kristal tertentu atau bahan lain. Ketika bahan piezoelektrik dikenai tegangan atau gaya, bahan tersebut menghasilkan potensial listrik atau tegangan yang sebanding dengan besarnya gaya. Hal ini membuat transduser jenis ini ideal sebagai pengubah energi atau gaya mekanik menjadi potensial listrik.

Sensitivitas tinggi transduser piezoelektrik membuatnya berguna dalam mikrofon, di mana mereka mengubah tekanan suara menjadi tegangan listrik, dalam keseimbangan presisi, dalam akselerometer dan detektor gerakan, dan sebagai generator dan detektor ultrasound. Mereka juga digunakan dalam pengujian non-destruktif, dalam pembangkitan tegangan tinggi, dan dalam banyak aplikasi lain yang membutuhkan penginderaan gerak atau gaya yang tepat.

Efek piezoelektrik juga bekerja secara terbalik, di mana tegangan yang diterapkan pada bahan piezoelektrik akan menyebabkan bahan tersebut menekuk, meregang, atau berubah bentuk. Deformasi ini biasanya sangat kecil dan sebanding dengan tegangan yang diberikan, sehingga efek sebaliknya menawarkan metode gerakan presisi pada skala mikro. Oleh karena itu, transduser dapat digunakan sebagai aktuator untuk penyesuaian yang tepat dari instrumen optik halus, laser, dan mikroskop gaya atom.

Perangkat ini dapat digunakan baik sebagai sensor maupun aktuator, sehingga disebut sebagai transduser, istilah yang digunakan untuk perangkat apa pun yang dapat mengubah satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya. Akibatnya, baik sensor piezoelektrik maupun aktuator piezoelektrik berada di bawah judul ini. Sensor mengubah energi mekanik menjadi potensial listrik, dan aktuator mengubah energi listrik menjadi gaya atau gerak mekanik.

Tegangan yang dihasilkan oleh transduser piezoelektrik bisa sangat tinggi, seringkali dalam ribuan volt, tetapi singkat, hanya terjadi ketika material awalnya berubah bentuk. Hal ini membuat mereka berguna dalam pemantik rokok elektronik dan penyala tombol tekan untuk rentang gas dan pemanggang. Dalam aplikasi ini, menekan tombol mengaktifkan palu kecil pegas, yang menyerang bahan piezoelektrik dan menghasilkan tegangan yang cukup untuk menyebabkan busur listrik melompat di antara elektroda terbuka penyala.

Awalnya dianggap hanya milik jenis kristal tertentu seperti kuarsa dan topas, kemajuan dalam ilmu material telah menghasilkan penciptaan polimer dan keramik yang juga menunjukkan sifat piezoelektrik. Faktanya, bahan piezoelektrik paling umum yang saat ini digunakan adalah titanium zirkonat timbal keramik buatan manusia, yang dikenal sebagai PZT. Bahan ini memiliki kemampuan untuk memberikan dua kali tegangan kuarsa di bawah gaya yang diberikan.
Transduser ini sederhana, andal, dan sangat kuat, sehingga banyak digunakan dalam industri, kedokteran, dan pekerjaan luar angkasa. Mereka tidak terpengaruh oleh medan elektromagnetik eksternal, sehingga dapat digunakan dalam aplikasi di mana sensor elektronik akan gagal. Mereka stabil pada rentang suhu yang luas, tetapi dapat dipengaruhi oleh penggunaan yang lama sebagai suhu tinggi.