比较石英晶体和压电陶瓷的压电效应

石英晶体简介

石英晶体的化学成分为SiO2，晶体属三方晶系的氧化物矿物，即低温石英（a-石英），是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。广义的石英还包括高温石英（b-石英）。

低温石英常呈带尖顶的六方柱状晶体产出，柱面有横纹，类似于六方双锥状的尖顶实际上是由两个菱面体单形所形成的。石英集合体通常呈粒状、块状或晶簇、晶腺等。纯净的石英无色透明，玻璃光泽，贝壳状断口上具油脂光泽，无解理。受压或受热能产生电效应。

石英晶体物理特性

编辑晶系：六方晶系

晶体：等轴状、柱状、六方双锥面形

集合体型态：块状、粗粒状、钟乳状、结核状

硬度：摩氏硬度为7

解理/断口：贝壳状断口

光泽：玻璃光泽

颜色：无、白，带有点灰、黄到橙黄、紫、深紫、粉红、灰褐、褐、黑

条痕：白色

比重：2.65 ~ 2.66

其他：（1）具脆性

（2）具有热电性

（3）折射率 1.533 ~ 1.541，双折射率差 0.009，色散 0.013

（4）石英具有强烈的压电性（Piezoelectric property），即用力敲击摩擦时会产生火花，这也就是燧石取火的方法。

（5）石英内常见的包裹体有：发晶（Hair crystal）－主要是金红石；草入水晶－主要为电气石；水胆水晶－石英中有液态包裹体；青石英－内含浅蓝色金红石针状物；乳石英－由细水孔洞引起混浊状；绿石英－由板状或碎片状的绿泥石组成，有时可能是绿色针状的阳起石；砂金石（Aventurine）－石英岩内部含有绿色或红褐色的云母细片，又名耀石英，俗称东陵石。常见烟黑色至暗褐色的烟水晶，主要是这些岩类含有较多量具有放射性之铀、钍元素的关系。

石英晶体的应用

石英晶体是一种重要的电子材料。沿一定方向切割的石英晶片，当受到机械应力作用时将产生与应力成正比的电场或电荷，这种现象称为正压电效应。反之，当石英晶片受到电场作用时将产生与电场成正比的应变，这种现象称为逆压电效应。正、逆两种效应合称为压电效应。石英晶体不仅具有压电效应，而且还具有优良的机械特性、电学特性和温度特性。用它设计制作的谐振器、振荡器和滤波器等，在稳频和选频方面都有突出的优点。

压电效应简介

压电体受到外机械力作用而发生电极化，并导致压电体两端表面内出现符号相反的束缚电荷，其电荷密度与外机械力成正比，这种现象称为正压电效应。 压电体受到外电场作用而发生形变，其形变量与外电场强度成正比，这种现象称为逆压电效应。 具有正压电效应的固体，也必定具有逆压电效应，反之亦然。 正压电效应和逆压电效应总称为压电效应。晶体是否具有压电效应，是由晶体结构的对称性所决定的。

某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为压电传感器。

压电效应原理

压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应），反之施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应）。如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动），这就是我们平常所说的超声波信号。也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能，这种相互对应的关系确实非常有意思。

压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。例如，压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外，还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能，在未来的飞行器设计中占有重要的地位。

石英晶体和压电陶瓷的压电效应区别

石英晶体没有体积变形压电效应，但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动），这就是我们平常所说的超声波信号。也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能。

压电效应的原理：如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应），反之施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应）。如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。