Hardening nonlinear stiffness behaviour of piezoelectric materials with passive nonlinear P-N junction capacitance shunt circuits

Piezoelektrik materyaller elektromekanik enerji çevirgeçleridir. Elektriksel olarak enerjilendirildiklerinde aktif olarak olarak kullanılabildikleri gibi pasif şönt devreye bağlandıklarında pasif olarak faydalanılabilirler. Bu sebeple, bu materyaller çeşitli titreşim sönümleme ve enerji hasatı uygulamalarında kullanılabilmektedirler. Bu tezde sertleşen direngenlik elde edecek pasif doğrusal olmayan piezoelektrik titreşim izolasyonunda veya enerji hasatı uygulamalarında kullanılmak üzere pasif elektriksel komponent çalışılmıştır. Piezoelektrik malzemeler aktif ve pasif olarak kullanılabildikleri için üzerine çalışılan bu elektriksel kavramsal pasif olmasına karşın aktif izolasyon tekniklerinin kullanılabilmesine de olanak sağlamaktadır. Pasif doğrusal olmayan komponent P-N jonksiyonun doğasında olan sertleşen kapasitör özelliğinden elde edilmektedir. Tezin ilk adımında, bu kapasitörün etkisiyle serleşen direngenlik özelliğinin elde edilebilirliği konseptsel olarak gösterilmiştir. Sonraki adımda zaman ve frekans alanında bu etkinin sonuçları tek serbestlik dereceli piezoelektrik yaması için irdelenmiştir. Akabinde bu çalışma piezo entegreli saplama çubuk için genişletilmiş ve denklemler türetilmiştir. Denklemlerden alınan sonuçların sayısal benzetim ve test sonuçlarıyla uyumlu olduğu gözlenmiştir.