Los cristales piezoeléctricos generan electricidad mediante el fenómeno conocido como piezoelectricidad, donde ciertos materiales producen una carga eléctrica en respuesta a la tensión mecánica o la presión que se les aplica. Este efecto se basa en la capacidad del cristal para convertir la energía mecánica (deformación) en energía eléctrica (voltaje).
Cuando un cristal piezoeléctrico se deforma o comprime mecánicamente, provoca el desplazamiento interno de cargas positivas y negativas dentro de la red cristalina. Este desplazamiento crea una diferencia de potencial a través del cristal, lo que da como resultado la generación de un voltaje eléctrico. Por el contrario, cuando se aplica un campo eléctrico a través del cristal, puede inducir deformación mecánica, lo que demuestra la naturaleza bidireccional de la piezoelectricidad.
Los materiales piezoeléctricos exhiben esta propiedad debido a su estructura cristalina única, donde los iones están dispuestos asimétricamente. Esta asimetría les permite generar una carga eléctrica cuando se someten a estrés o presión mecánica. Los materiales piezoeléctricos comunes incluyen cuarzo, sal de Rochelle y varios cristales cerámicos como el titanato de circonato de plomo (PZT), que se utilizan ampliamente en sensores, actuadores y dispositivos de recolección de energía.
El principio de piezoelectricidad depende de la capacidad del cristal para producir una carga eléctrica en respuesta a la presión o tensión mecánica aplicada. Este fenómeno surge de la polarización del cristal bajo tensión mecánica, donde el desplazamiento de cargas positivas y negativas da como resultado un voltaje medible a través del material. Esta propiedad hace que los materiales piezoeléctricos sean valiosos en diversas aplicaciones, incluidos sensores para medir la presión, acelerómetros para detectar vibraciones y transductores para convertir energía mecánica en señales eléctricas.
La electricidad se produce por presión en un dispositivo piezoeléctrico mediante la conversión directa de energía mecánica en energía eléctrica. Cuando se aplica presión a un cristal piezoeléctrico, se produce una deformación o tensión en la red cristalina, lo que provoca el desplazamiento de cargas positivas y negativas dentro del material. Este desplazamiento genera una diferencia de potencial eléctrico a través del cristal, lo que resulta en el flujo de corriente eléctrica si se conecta un circuito externo. Esta capacidad permite que los dispositivos piezoeléctricos conviertan vibraciones mecánicas, movimientos o fluctuaciones de presión en energía eléctrica utilizable, lo que los hace adecuados para aplicaciones como la recolección de energía de pasos, vibraciones en maquinaria u ondas acústicas en el medio ambiente.
