根据逆压电效应,晶片在Y轴方向将产生伸缩变形,即 △l=-d,-U 或用应变表示 由上述可知: ①无论是正或逆压电效应,其作用力(或应变)与 电荷(或电场强度)之间呈线性关系; ②晶体在哪个方向上有正压电效应,则在此方向上 定存在逆压电效应; ③石英晶体不是在任何方向都存在压电效应的
根据逆压电效应，晶片在Y轴方向将产生伸缩变形，即 或用应变表示 由上述可知： ①无论是正或逆压电效应，其作用力（或应变）与 电荷（或电场强度）之间呈线性关系； ②晶体在哪个方向上有正压电效应，则在此方向上 一定存在逆压电效应； ③石英晶体不是在任何方向都存在压电效应的。 UX t l l = −d11d EX l l = − 11
(二)压电陶瓷的压电效应 压电陶瓷属于铁电体一类的物质,是人工制造的多 晶压电材料,它具有类似铁磁材料磁畴结构的电畴结构。 电畴是分子自发形成的区域,它有一定的极化方向,从 而存在一定的电场。在无外电场作用时,各个电畴在晶 体上杂乱分布,它们的极化效应被相互抵消,因此原始 的压电陶瓷内极化强度为零,见图(a)。 直流电场E 剩余极化强度 电场作用下的伸长 剩余伸长 (a)极化处理前(b)极化处理中(c)极化处理后
（二） 压电陶瓷的压电效应 压电陶瓷属于铁电体一类的物质，是人工制造的多 晶压电材料，它具有类似铁磁材料磁畴结构的电畴结构。 电畴是分子自发形成的区域，它有一定的极化方向，从 而存在一定的电场。在无外电场作用时，各个电畴在晶 体上杂乱分布，它们的极化效应被相互抵消，因此原始 的压电陶瓷内极化强度为零，见图（a）。 直流电场E 剩余极化强度 电场作用下的伸长 剩余伸长 (a)极化处理前 (b)极化处理中 (c)极化处理后
但是,当把电压表接到陶瓷片的两个电极上进行测量时 ,却无法测出陶瓷片内部存在的极化强度。这是因为陶 瓷片内的极化强度总是以电偶极矩的形式表现出来,即 在陶瓷的一端出现正束缚电荷,另一端出现负束缚电荷 。由于束缚电荷的作用,在陶瓷片的电极面上吸附了 层来自外界的自由电荷。这些自由电荷与陶瓷片内的束 缚电荷符号相反而数量相等,它起着屏蔽和抵消陶瓷片 内极化强度对外界的作用。所以电压表不能测出陶瓷片 内的极化程度,如图。电极 自由电荷 极化方向束缚电荷 电极/+++++ 陶瓷片内束缚电荷与电极上吸附 的自由电荷示意图
但是，当把电压表接到陶瓷片的两个电极上进行测量时 ，却无法测出陶瓷片内部存在的极化强度。这是因为陶 瓷片内的极化强度总是以电偶极矩的形式表现出来，即 在陶瓷的一端出现正束缚电荷，另一端出现负束缚电荷 。由于束缚电荷的作用，在陶瓷片的电极面上吸附了一 层来自外界的自由电荷。这些自由电荷与陶瓷片内的束 缚电荷符号相反而数量相等，它起着屏蔽和抵消陶瓷片 内极化强度对外界的作用。所以电压表不能测出陶瓷片 内的极化程度，如图。 － － － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 自由电荷 束缚电荷 电极 电极 极化方向 陶瓷片内束缚电荷与电极上吸附 的自由电荷示意图
如果在陶瓷片上加一个与极化方向平行的压力F, 如图,陶瓷片将产生压缩形变(图中虚线),片内的正 负束缚电荷之间的距离变小,极化强度也变小。因此, 原来吸附在电极上的自由电荷,有一部分被释放,而出 现放电荷现象。当压力撤消后,陶瓷片恢复原状(这是 个膨胀过程),片内的正、负电荷之间的距离变大, 极化强度也变大,因此电极上又吸附一部分自由电荷而 出现充电现象。这种由机械效应转变为电效应,或者由 机械能转变为电能的现象,就是正压电效应 F ↓- ↑极化方向 +++++ 正压电效应示意图 (实线代表形变前的情况,虚线 代表形变后的情况)
如果在陶瓷片上加一个与极化方向平行的压力F， 如图，陶瓷片将产生压缩形变（图中虚线），片内的正、 负束缚电荷之间的距离变小，极化强度也变小。因此， 原来吸附在电极上的自由电荷，有一部分被释放，而出 现放电荷现象。当压力撤消后，陶瓷片恢复原状(这是 一个膨胀过程)，片内的正、负电荷之间的距离变大， 极化强度也变大，因此电极上又吸附一部分自由电荷而 出现充电现象。这种由机械效应转变为电效应，或者由 机械能转变为电能的现象，就是正压电效应。 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 极化方向 正压电效应示意图 （实线代表形变前的情况，虚线 代表形变后的情况） F － ＋
同样,若在陶瓷片上加一个与极化方向相同的电场, 如图,由于电场的方向与极化强度的方向相同,所以电 场的作用使极化强度增大。这时,陶瓷片内的正负束缚 电荷之间距离也增大,就是说,陶瓷片沿极化方向产生 伸长形变(图中虚线)。同理,如果外加电场的方向与 极化方向相反,则陶瓷片沿极化方向产生缩短形变。这 种由于电效应而转变为机械效应或者由电能转变为机械 能的现象,就是逆压电效应。 逆压电效应示意图 ++++ (实线代表形变前的情况, E 虚线代表形变后的情况) 方向 电场方向 +++|+++
同样，若在陶瓷片上加一个与极化方向相同的电场， 如图，由于电场的方向与极化强度的方向相同，所以电 场的作用使极化强度增大。这时，陶瓷片内的正负束缚 电荷之间距离也增大，就是说，陶瓷片沿极化方向产生 伸长形变（图中虚线）。同理，如果外加电场的方向与 极化方向相反，则陶瓷片沿极化方向产生缩短形变。这 种由于电效应而转变为机械效应或者由电能转变为机械 能的现象，就是逆压电效应。 逆压电效应示意图 （实线代表形变前的情况， 虚线代表形变后的情况） － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － 极化 方向 电 场 方 向 Ｅ