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石英晶体的压电效应
2016-12-28 10:11:08   来源:    点击:

    石英材料中的二氧化矽分子在正常状态下,其电偶极是相互平衡的电中性。在(图二左)的二氧化矽是以二维空间的简化图形。当我们在矽原子下方分别给予正电场及负电场时,空间系统为了维持两个氧原子会相互排斥,在氧原子下方形成一个感应正电场区域,同时在矽原子上方产生感应负电场区域。相反的情况,当我们在矽原子上方及氧原子下方分别给予负电场及正电场时,两个氧原子会相互靠近,氧原子下方产生感应负电场,矽原子上方产生感应正电场。然而,氧原子的水平位置变化时,邻近的另一个氧原子会相对的产生排斥或吸引的力量,迫使氧原子回到原来的空间位置。因此,电场的力量与原子之间的力量会相互牵动,电场的改变谁水平方向的形变是形成交互作用状态。这个交互作用会形成一个石英材料耗能最小的振动状态,只要由电场持续给予能量,石英材料就会与电场之间维持一个共振的频率。 
这个压电效应下的氧原子的振幅与电场强度及电场对二氧化矽的向量角度有相对应的关系,在实际应用上,电场是由镀在石英晶片上的金属电极产生,电场与二氧化矽的向量角度则由石英晶棒的切割角度决定。
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