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[[传感器考前划重点#第七章 压电]]

压电效应原理

某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，其内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上便产生符号相反的电荷，当外力去掉后， 其又重新恢复到不带电状态， 这种现象称压电效应。
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石英晶体的压电效应（背过程）

未受外力作用时

正、负离子正好分布在正六边形的顶角上，形成三个互成120°夹角的电偶极矩P1、P2、P3。
P = qL（q为电荷量，L为正负电荷之间的距离）
正负电荷中心重合，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，呈电中性。
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受到沿x方向的力时

压力

当晶体受到沿x方向的压力时，晶体沿x方向将产生收缩，正、负离子的相对位置随之发生变化。此时正、负电荷中心不再重合，电偶极矩P1减小，P2、P3增大。
在x方向上的分量不再等于零：

(P1+P2+P3)x>0(P_1+P_2+P_3)_x>0

在y、z方向上的分量为：

(P1+P2+P3)y=0(P_1+P_2+P_3)_y=0

(P1+P2+P3)z=0(P_1+P_2+P_3)_z=0

在x轴的正向出现正电荷，在y、z方向不出现电荷。
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拉力

P1增大， P2、P3减小。
在x轴的正向出现负电荷，在y、z方向不出现电荷。
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这种沿X轴施加力，而在垂直于X轴晶面上产生电荷的现象即为纵向压电效应。

受到沿y方向的力时

拉力：在x轴的正向出现正电荷，在y、z方向不出现电荷。
压力：在x轴的正向出现负电荷，在y、z方向不出现电荷。
这种沿Y轴施加力，而在垂直于X轴晶面上产生电荷的现象即为横向压电效应。

受到沿z方向的力时

晶体沿x方向和沿y方向所产生的正应变完全相同，所以，正、负电荷中心保持重合，电偶极矩矢量和等于零。
在沿z(即光轴)方向的力Fz 作用下，晶体不产生压电效应。

结论

  1. 当晶片受到x方向的压力作用时，qx只与作用力Fx成正比，而与晶片的几何尺寸无关；
  2. 沿机械轴y方向向晶片施加压力时，产生的电荷是与几何尺寸有关的；
  3. 石英晶体不是在任何方向都存在压电效应；
  4. 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；
  5. 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）之间皆呈线性关系。