石英晶体的压电效应

当石英晶体沿一定方向受到外力作用时，内部就产生极化现象，同时在其两个表面上产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到带电状态；当作用力方向改变，电荷的极性也随着改变；晶体受力产生的电荷量与外力的大小成正比，上述现象称为正压电效应。反之，如对晶体施加一个外界电场作用，晶体本身将产生机械变形，这种现象称为逆压电效应。

压电晶体材料可能在多个方向上具有压电效应，为便于这些方向压电效应的具体应用，往往对压电晶体材料采取不同的切片方式，如图4-1 所示。图4-1(b)所示为沿垂直x轴的yOz 平面晶体进行切片，切片如图4-1(c)所示。如果集电荷的电极镀膜在垂直x 轴的两个端面上，当在电轴x 方向施加作用力Fx 时，则在与电轴垂直的电极镀膜平面上产生电荷Qx ，其大小为

式中，d11 为x 方向受力的压电常数。

若在同一切片，沿机械轴y 方向施加作用力Fy ，则仍在与x 轴垂直的电极镀膜平面上产生电荷Qy ，其大小为

式中，a，b 为晶体切片的长度和厚度；d12 为y 方向受力的压电常数，d12 =-d11 。电荷Qx 和Qy 的符号是由受压力还是受拉力所决定的。(www.xing528.com)

图4-1 石英晶体结构及切片方式

(a)晶体外形；(b)切割方向；(c)晶片；(d)坐标定义

石英晶体切型符号如表4-1 所示。

表4-1 石英晶体切型符号