晶體的壓電效應(yīng)學(xué)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(fā)現(xiàn)電氣石具有壓電效應(yīng)。1881年，他們通過實驗驗證了逆壓電效應(yīng)，并得出了正逆壓電常數(shù)。壓電效應(yīng)的原理是，如果對壓電材料施加壓力，它便會產(chǎn)生電位差(稱之為正壓電效應(yīng))。

  晶體中某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)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(tǒng)稱壓電晶體。如果按一定方向?qū)λЬw上切下的薄片施加壓力，那么在此薄片上將會產(chǎn)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(xiàn)電荷，不過符號相反。

  有源晶振中配置了穩(wěn)定的內(nèi)置電路，通電后給晶體施加一個穩(wěn)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(dǎo)致了對晶體的施加的電場不像有源晶振那么穩(wěn)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(wěn)定。

  壓電晶體應(yīng)用廣泛，最常應(yīng)用于聲音的再現(xiàn)、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(chǎn)生電荷，其大小和符號隨著聲音的變化而變化.

  逆壓電效應(yīng)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(fā)生形變的現(xiàn)象。在日常生活中，利用逆壓電效應(yīng)制造產(chǎn)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(fā)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(tài)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(tài)下產(chǎn)生壓電效應(yīng)。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(yīng)，但具有良好的厚度變形和長度變形壓電效應(yīng)。

  如果對壓電材料施加外部電壓，則產(chǎn)生機械應(yīng)力，即電能與機械能之間發(fā)生轉(zhuǎn)換，稱為逆壓電效應(yīng)。如果壓力是一種高頻震動，則產(chǎn)生的就是高頻電流。而高頻電信號加在壓電陶瓷上時，則產(chǎn)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(chǎn)生電場，也可以因電場作用產(chǎn)生機械變形，這種固有的機-電耦合效應(yīng)使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，壓電材料已被用來制作智能結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)除具有自承載能力外，還具有自診斷性、自適應(yīng)性和自修復(fù)性等功能，在未來的飛行器設(shè)計中占有重要的地位。

推薦閱讀

• 單片機晶振電路的原理和作用
  晶振,有源晶振,無源晶振
• 四腳晶振怎么區(qū)分有源無源
  晶振,有源晶振,無源晶振,貼片晶振
• 晶振PPM誤差分析與計算方法
  晶體振蕩器
• 無源晶振與有源晶振的區(qū)別
  無源晶振與有源晶振的區(qū)別