圧電素子の仕組み解明！結晶構造が圧力により変化することで発電 : サイエンスジャーナル

　圧電素子とは何か？

　圧電素子とは、圧電体に加えられた力を電圧に変換する、あるいは電圧を力に変換する、圧電効果を利用した受動素子で、ピエゾ素子ともいわれる。水晶振動子も圧電素子の一種であるが、別扱いにされることが多く、水晶より安価な材質を使ったものを指して圧電素子と呼ぶことが多い。アクチュエータ、センサとしての利用の他、アナログ電子回路における発振回路やフィルタ回路にも用いられている。

　圧電素子でだれもが思い出すのが、点火装置であろう。ガスコンロやチャッカマンの「カチッ、カチッ」という音は、圧電体を2枚の電極で挟んだ素子を基本としている。圧電体に圧力をかけると、電極に電流が流れる仕組みだ。しかし、圧力を加えるとなぜ電流が発生するのだろうか？

　圧力素子としてよく使われているのが、チタン酸ジルコン酸鉛（PZT）。金属酸化物であるチタン酸鉛とジルコン酸鉛の混晶である。東京工業大学の高木豊、白根元、沢口悦郎らにより1952年に発見された。鉛を含有する特定有害物質であるが、現在のところ圧電材料として代替できるほどの特性を持ったものが他に存在しないため、RoHS指令の適用免除対象となっている。