比較石英晶體和壓電陶瓷的壓電效應

石英晶體簡介

石英晶體的化學成分為SiO2，晶體屬三方晶系的氧化物礦物，即低溫石英（a-石英），是石英族礦物中分佈最廣的一個礦物種。廣義的石英還包括高溫石英（b-石英）。

低溫石英常呈帶尖頂的六方柱狀晶體產出，柱面有橫紋，類似於六方雙錐狀的尖頂實際上是由兩個菱面體單形所形成的。石英集合體通常呈粒狀、塊狀或晶簇、晶腺等。純淨的石英無色透明，玻璃光澤，貝殼狀斷口上具油脂光澤，無解理。受壓或受熱能產生電效應。

石英晶體物理特性

編輯晶系：六方晶系

晶體：等軸狀、柱狀、六方雙錐面形

集合體型態：塊狀、粗粒狀、鍾乳狀、結核狀

硬度：摩氏硬度為7

解理/斷口：貝殼狀斷口

光澤：玻璃光澤

顏色：無、白，帶有點灰、黃到橙黃、紫、深紫、粉紅、灰褐、褐、黑

條痕：白色

比重：2。65 ~ 2。66

其他：（1）具脆性

（2）具有熱電性

（3）折射率 1。533 ~ 1。541，雙折射率差 0。009，色散 0。013

（4）石英具有強烈的壓電性（Piezoelectric property），即用力敲擊摩擦時會產生火花，這也就是燧石取火的方法。

（5）石英內常見的包裹體有：發晶（Hair crystal）－主要是金紅石；草入水晶－主要為電氣石；水膽水晶－石英中有液態包裹體；青石英－內含淺藍色金紅石針狀物；乳石英－由細水孔洞引起混濁狀；綠石英－由板狀或碎片狀的綠泥石組成，有時可能是綠色針狀的陽起石；砂金石（Aventurine）－石英岩內部含有綠色或紅褐色的雲母細片，又名耀石英，俗稱東陵石。常見煙黑色至暗褐色的煙水晶，主要是這些巖類含有較多量具有放射性之鈾、釷元素的關係。

石英晶體的應用

石英晶體是一種重要的電子材料。沿一定方向切割的石英晶片，當受到機械應力作用時將產生與應力成正比的電場或電荷，這種現象稱為正壓電效應。反之，當石英晶片受到電場作用時將產生與電場成正比的應變，這種現象稱為逆壓電效應。正、逆兩種效應合稱為壓電效應。石英晶體不僅具有壓電效應，而且還具有優良的機械特性、電學特性和溫度特性。用它設計製作的諧振器、振盪器和濾波器等，在穩頻和選頻方面都有突出的優點。

壓電效應簡介

壓電體受到外機械力作用而發生電極化，並導致壓電體兩端表面內出現符號相反的束縛電荷，其電荷密度與外機械力成正比，這種現象稱為正壓電效應。 壓電體受到外電場作用而發生形變，其形變數與外電場強度成正比，這種現象稱為逆壓電效應。 具有正壓電效應的固體，也必定具有逆壓電效應，反之亦然。 正壓電效應和逆壓電效應總稱為壓電效應。晶體是否具有壓電效應，是由晶體結構的對稱性所決定的。

某些電介質在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內部會產生極化現象，同時在它的兩個相對錶面上出現正負相反的電荷。當外力去掉後，它又會恢復到不帶電的狀態，這種現象稱為正壓電效應。當作用力的方向改變時，電荷的極性也隨之改變。相反，當在電介質的極化方向上施加電場，這些電介質也會發生變形，電場去掉後，電介質的變形隨之消失，這種現象稱為逆壓電效應。依據電介質壓電效應研製的一類感測器稱為壓電感測器。

壓電效應原理

壓電效應的原理是，如果對壓電材料施加壓力，它便會產生電位差（稱之為正壓電效應），反之施加電壓，則產生機械應力（稱為逆壓電效應）。如果壓力是一種高頻震動，則產生的就是高頻電流。而高頻電訊號加在壓電陶瓷上時，則產生高頻聲訊號（機械震動），這就是我們平常所說的超聲波訊號。也就是說，壓電陶瓷具有機械能與電能之間的轉換和逆轉換的功能，這種相互對應的關係確實非常有意思。

壓電材料可以因機械變形產生電場，也可以因電場作用產生機械變形，這種固有的機-電耦合效應使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應用。例如，壓電材料已被用來製作智慧結構，此類結構除具有自承載能力外，還具有自診斷性、自適應性和自修復性等功能，在未來的飛行器設計中佔有重要的地位。

石英晶體和壓電陶瓷的壓電效應區別

石英晶體沒有體積變形壓電效應，但具有良好的厚度變形和長度變形壓電效應。高頻電訊號加在壓電陶瓷上時，則產生高頻聲訊號（機械震動），這就是我們平常所說的超聲波訊號。也就是說，壓電陶瓷具有機械能與電能之間的轉換和逆轉換的功能。

壓電效應的原理：如果對壓電材料施加壓力，它便會產生電位差（稱之為正壓電效應），反之施加電壓，則產生機械應力（稱為逆壓電效應）。如果壓力是一種高頻震動，則產生的就是高頻電流。

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