Электростатические преобразователи. Устройства, содержащие не менее двух поверхностей, между которыми действует постоянное электрическое поле

Устройства, содержащие не менее двух поверхностей, между которыми действует постоянное электрическое поле, называют электростатическими преобразователями.Электрическое поле создается извне приложенным напряжением или возникает при действии на вход преобразователя измерительного сигнала.

Электростатический преобразовательсодержит два электрода площадью S, параллельно расположенных на расстоянии δ в среде с диэлектрической проницаемостью ε.

ИП с электрической стороны характеризуется напряжением U между пластинами, зарядом q = СU, где С = εS/δ – емкость. Если одна из пластин перемещается, то с механической стороны преобразователь характеризуется жесткостью подвеса подвижной пластины ω и ее перемещением х. Расчет ведется из обычных физических уравнений.

Выходной величиной электростатического преобразователя может быть: изменение емкости; электростатическая сила притяжения или ЭДС, генерируемая при взаимном перемещении электродов.

Преобразователи, в которых электрическое поле создается приложенным напряжением, составляют группу емкостных преобразователей. К емкостным преобразователям близки по своим характеристикам полупроводниковые диоды, в которых используется зависимость барьерной емкости от обратного напряжения. Такие преобразователи применяются в качестве элементов с электрически управляемой емкостью и называются варикапами[13].

Другая группа электростатических преобразователей основана на использовании сегнетоэлектриков, т. е. кристаллических диэлектриков, которые при определенных температурных условиях обладают самопроизвольной поляризацией при отсутствии внешних электрических полей.

Преобразователи, основанные на использовании нелинейной зависимости емкости от напряжения в сегнетоэлектриках, называются варикондами[13].