晶体的压电效应

1880年皮埃尔·居里和雅克·居里兄弟发现电气石具有压电效应。1881年，他们通过实验验证了逆压电效应，并得出了正逆压电常数。压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差(称之为正压电效应)。

晶体中某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。(如下图，只要施加不同的压力，就能输出不同的信号)

有源晶振中使用的晶体就具有上面的特性，这种晶体统称压电晶体。如果按一定方向对水晶晶体上切下的薄片施加压力，那么在此薄片上将会产生电荷。如果按相反方向拉伸这一薄片，在此薄片上也会出现电荷，不过符号相反。

有源晶振中配置了稳定的内置电路，通电后给晶体施加一个稳定的交变电场，有源晶振就会输出信号。而无源晶振需要外置电路，这就导致了对晶体的施加的电场不像有源晶振那么稳定和匹配。这也就是为什么有源晶振输出的信号要比无源晶振的稳定。

压电晶体应用广泛，最常应用于声音的再现、记录和传送，原因是声波一碰到压电薄片，就会使薄片两端电极上产生电荷，其大小和符号随着声音的变化而变化.

逆压电效应是指外界对晶体施加一种外部压力就会形成交变电场，从而引起晶体物理发生形变的现象。在日常生活中，利用逆压电效应制造产品也比较多。比如变送器就是一种，常用于电声和超声工程。压电晶体元件的因受力方式不同，发起变形的形状也会大不一样。下面品慧科技为大家讲解五种基本变形的状态有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变型等。当然并非所有晶体都能在这五种状态下产生压电效应。因为压电晶体是各向异性的;例如石英晶体就没有体积变形压电效应，但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。

如果对压电材料施加外部电压，则产生机械应力，即电能与机械能之间发生转换，称为逆压电效应。如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号(机械震动)，这就是我们平常所说的超声波信号。

压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。例如，压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外，还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能，在未来的飞行器设计中占有重要的地位。