晶體的壓電效應學到了嗎

作者： 揚興科技 日期：2022-03-15 瀏覽量：

  1880年皮埃爾·居里和雅克·居里兄弟發現電氣石具有壓電效應。1881年，他們通過實驗驗證了逆壓電效應，并得出了正逆壓電常數。壓電效應的原理是，如果對壓電材料施加壓力，它便會產生電位差(稱之為正壓電效應)。

  晶體中某些電介質在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內部會產生極化現象，同時在它的兩個相對表面上出現正負相反的電荷。(如下圖，只要施加不同的壓力，就能輸出不同的信號)

  有源晶振中使用的晶體就具有上面的特性，這種晶體統稱壓電晶體。如果按一定方向對水晶晶體上切下的薄片施加壓力，那么在此薄片上將會產生電荷。如果按相反方向拉伸這一薄片，在此薄片上也會出現電荷，不過符號相反。

  有源晶振中配置了穩定的內置電路，通電后給晶體施加一個穩定的交變電場，有源晶振就會輸出信號。而無源晶振需要外置電路，這就導致了對晶體的施加的電場不像有源晶振那么穩定和匹配。這也就是為什么有源晶振輸出的信號要比無源晶振的穩定。

  壓電晶體應用廣泛，最常應用于聲音的再現、記錄和傳送，原因是聲波一碰到壓電薄片，就會使薄片兩端電極上產生電荷，其大小和符號隨著聲音的變化而變化.

  逆壓電效應是指外界對晶體施加一種外部壓力就會形成交變電場，從而引起晶體物理發生形變的現象。在日常生活中，利用逆壓電效應制造產品也比較多。比如變送器就是一種，常用于電聲和超聲工程。壓電晶體元件的因受力方式不同，發起變形的形狀也會大不一樣。下面揚興科技為大家講解五種基本變形的狀態有厚度變形型、長度變形型、體積變形型、厚度切變型、平面切變型等。當然并非所有晶體都能在這五種狀態下產生壓電效應。因為壓電晶體是各向異性的;例如石英晶體就沒有體積變形壓電效應，但具有良好的厚度變形和長度變形壓電效應。

  如果對壓電材料施加外部電壓，則產生機械應力，即電能與機械能之間發生轉換，稱為逆壓電效應。如果壓力是一種高頻震動，則產生的就是高頻電流。而高頻電信號加在壓電陶瓷上時，則產生高頻聲信號(機械震動)，這就是我們平常所說的超聲波信號。

  壓電材料可以因機械變形產生電場，也可以因電場作用產生機械變形，這種固有的機-電耦合效應使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應用。例如，壓電材料已被用來制作智能結構，此類結構除具有自承載能力外，還具有自診斷性、自適應性和自修復性等功能，在未來的飛行器設計中占有重要的地位。

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