压电效应-上海大学.PDF

《材料物理》 第11章 铁电性质 铁电体属于电介质,可自发电极化,也可在外电场下电极化; 具有压电性/热释性等丰富的光电热效应, 重要的功能材料!! 11.2 压电性与热释电性 材料物理 上海大学 11.2.1 压电性与压电材料 压电性：某些介质在机械力作用下发生电极化或电极化的变化。 正压电效应 （顺压电效应）：某些电介质，当沿着一定方 向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在 它的一定表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新恢复不 带电状态的现象。当作用力方向改变时，电荷极性也随着 改变。 逆压电效应 （电致伸缩效应）：当在电介质的极化方 向施加电场，这些电介质就在一定方向上产生机械变 形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力 也随之消失的现象。 正压电效应 电能 机械能 逆压电效应 材料物理 上海大学 （一）石英晶体的压电效应 天然结构石英晶体：在晶体学中它可用三根互相垂直的轴来表 示，其中纵向轴Z －Z称为光轴；经过正六面体棱线，并垂直于光 轴的X －X 轴称为电轴；与X －X 轴和Z －Z 轴同时垂直的Y －Y轴 （垂直于正六面体的棱面）称为机械轴。 Z Z 通常把沿电轴X －X 方向的 力作用下产生电荷的压电 Y 效应称为 “纵向压电效应 Y ”，而把沿机械轴Y －Y方 X 向的力作用下产生电荷的 X 压电效应称为 “横向压电 (a) (b) 效应”，沿光轴Z －Z方向 石英晶体 受力则不产生压电效应。 (a)理想石英晶体的外形 (b)坐标系 材料物理 上海大学 石英晶体具有压电效应，是由其内部结构决定的。 组成石英晶体的硅离子Si4+和氧离子O2-在Z平面投影， 如图(a) 。为讨论方便，将这些硅、氧离子等效为图(b) 中正六边形排列，图中 “＋”代表Si4+ ， “－”代表 2O2- 。 Y Y - + X X + - - + (a) (b) 硅氧离子的排列示意图