壓電效應及其在技術上的應用

1880 年，雅克和皮埃爾居里兄弟發現，當壓縮或拉伸某些天然晶體時，晶體的邊緣會產生電荷。兄弟倆將這種現象稱為“壓電”（希臘語“piezo”的意思是“按壓”），他們自己也將這種晶體稱為壓電晶體。

事實證明，電氣石晶體、石英和其他天然晶體以及許多人工生長的晶體都具有壓電效應。這種晶體經常被添加到已知的壓電晶體列表中。

當這種壓電晶體在所需方向上被拉伸或壓縮時，其某些表面上會出現電位差很小的相反電荷。

如果我們在這些面上放置相互連接的電極，那麼在晶體壓縮或拉伸的瞬間，電極形成的電路中就會出現一個短的電脈衝。這將是壓電效應的表現……在恆定壓力下，不會出現這種衝動。

這些晶體的固有特性使生產精確和靈敏的儀器成為可能。

壓電晶體具有高彈性。當受力變形時，晶體會無慣性地恢復到原來的體積和形狀。值得再次努力或改變已經應用的東西，它會立即以新的電流脈衝響應。它是達到非常微弱的機械振動的最佳錄音機。振動晶體電路中的電流很小，這是居里兄弟發現壓電效應的絆腳石。

在現代技術中，這不是障礙，因為電流可以放大數百萬倍。現在已知某些晶體具有非常顯著的壓電效應。從它們獲得的電流可以通過電線遠距離傳輸，甚至無需事先放大。

壓電晶體已用於超聲波探傷，以檢測金屬產品中的缺陷。在用於射頻穩定的機電轉換器中，在多通道電話通信的濾波器中，當多個會話在一根線上同時進行時，在 壓力和增益傳感器，在適配器中，在 超聲波焊接 ——在許多技術領域，壓電晶體都佔據了不可動搖的地位。

壓電晶體的一個重要特性也是反向壓電效應......如果相反符號的電荷施加到晶體的某些表面，那麼在這種情況下晶體本身就會變形。如果將音頻的電振動施加到晶體上，它將開始以相同的頻率振動，並且聲波將在周圍的空氣中被激發。所以同一個晶體可以同時充當麥克風和揚聲器。

壓電晶體的另一個特點使它們成為現代無線電技術不可或缺的一部分。擁有機械振動的固有頻率，當所施加的交流電壓的頻率與其重合時，晶體開始振動特別強烈。

這是機電共振的表現，在此基礎上創建了壓電穩定器，因此在連續振蕩的發電機中保持恆定頻率。

它們以類似的方式響應頻率與壓電晶體的自然振動頻率相匹配的機械振動。這使您可以創建聲學設備，從到達它們的所有聲音中僅選擇用於一個或另一個目的所需的聲音。

整顆晶體不用於壓電器件。晶體被切割成相對於其晶軸嚴格定向的層，這些層被製成矩形或圓形板，然後將其拋光至一定尺寸。小心保持板的厚度，因為振蕩的共振頻率取決於它。在兩個寬麵上通過金屬層連接的一塊或多塊板稱為壓電元件。