A+十+ 6 团PP④|D B+1++++ (a) 图6-3石英晶体压电模型 (a)不受力时;(b)x轴方向受力;(c)y轴方向受力
因为P=qL,q为电荷量,L为正负电荷之间距离。此时正 负电荷重心重合,电偶极矩的矢量和等于零,即P1+P2+P3=0 所以晶体表面不产生电荷,即呈中性。 当石英晶体受到沿x轴方向的压力作用时,晶体沿x方向将 产生压缩变形,正负离子的相对位置也随之变动。如图6-3 (b)所示,此时正负电荷重心不再重合,电偶极矩在x方向上 的分量由于P1的减小和P2、P3的增加而不等于零,即 (P1+P2+P3)x>0。在x轴的正方向出现正电荷,电偶极矩在y 方向上的分量仍为零,不出现电荷
因为P=qL, q为电荷量, L为正负电荷之间距离。 此时正 负电荷重心重合, 电偶极矩的矢量和等于零, 即P1+P2+P3 = 0, 所以晶体表面不产生电荷, 即呈中性。 当石英晶体受到沿x轴方向的压力作用时, 晶体沿x方向将 产生压缩变形, 正负离子的相对位置也随之变动。如图 6 - 3 （b）所示, 此时正负电荷重心不再重合, 电偶极矩在x方向上 的分量由于 P1 的减小和 P2 、 P3 的 增 加 而 不 等 于 零 , 即 （P1+P2+P3）x> 0 。 在x轴的正方向出现正电荷, 电偶极矩在y 方向上的分量仍为零, 不出现电荷
当晶体受到沿y轴方向的压力作用时,晶体的变形如图6 3(c)所示,与图6-3(b)情况相似,P1增大,P2、P3减小 在x轴上出现电荷,它的极性为x轴正向为负电荷。在y轴方向 上不出现电荷。 如果沿z轴方向施加作用力,因为晶体在x方向和y方向所 产生的形变完全相同,所以正负电荷重心保持重合,电偶极矩 矢量和等于零。这表明沿z轴方向施加作用力,晶体不会产生 压电效应。 当作用力欣、的方向相反时,电荷的极性也随之改变
当晶体受到沿y轴方向的压力作用时, 晶体的变形如图6 - 3（c）所示, 与图6 - 3（b）情况相似, P1增大, P2、P3 减小。 在x轴上出现电荷, 它的极性为x轴正向为负电荷。 在y轴方向 上不出现电荷。 如果沿z轴方向施加作用力, 因为晶体在x方向和y方向所 产生的形变完全相同, 所以正负电荷重心保持重合, 电偶极矩 矢量和等于零。这表明沿z轴方向施加作用力, 晶体不会产生 压电效应。 当作用力fx、fy的方向相反时, 电荷的极性也随之改变
二、压电陶瓷 压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料。材料内部的晶 粒有许多自发极化的电畴,它有一定的极化方向,从而存在电场。 在无外电场作用时,电畴在晶体中杂乱分布,它们的极化效应被 相互抵消,压电陶瓷内极化强度为零。因此原始的压电陶瓷呈 中性,不具有压电性质。如图6-4(a)所示。 在陶瓷上施加外电场时,电畴的极化方向发生转动,趋向于 按外电场方向的排列,从而使材料得到极化。外电场愈强,就有 更多的电畴更完全地转向外电场方向。让外电场强度大到使 材料的极化达到饱和的程度,即所有电畴极化方向都整齐地与 外电场方向一致时,外电场去掉后,电畴的极化方向基本不变 即剩余极化强度很大,这时的材料才具有压电特性
二、 压电陶瓷 压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料。 材料内部的晶 粒有许多自发极化的电畴, 它有一定的极化方向, 从而存在电场。 在无外电场作用时, 电畴在晶体中杂乱分布, 它们的极化效应被 相互抵消, 压电陶瓷内极化强度为零。因此原始的压电陶瓷呈 中性, 不具有压电性质。如图 6 - 4（a）所示。 在陶瓷上施加外电场时, 电畴的极化方向发生转动, 趋向于 按外电场方向的排列, 从而使材料得到极化。外电场愈强, 就有 更多的电畴更完全地转向外电场方向。 让外电场强度大到使 材料的极化达到饱和的程度, 即所有电畴极化方向都整齐地与 外电场方向一致时, 外电场去掉后, 电畴的极化方向基本不变, 即剩余极化强度很大, 这时的材料才具有压电特性