逆壓電效應應用

壓電材料可以因機械變形產(chǎn)生電場，也可以因電場作用產(chǎn)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，壓電材料已被用來制作智能結(jié)構，此類結(jié)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占有重要的地位。

如果對壓電材料施加電壓，則產(chǎn)生機械應力，即電能與機械能之間發(fā)生轉(zhuǎn)換，稱為逆壓電效應。如果壓力是一種高頻震動，則產(chǎn)生的就是高頻電流。而高頻電信號加在壓電陶瓷上時，則產(chǎn)生高頻聲信號（機械振動），這就是我們平常所說的超聲波信號 。

逆壓電效應是指對晶體施加交變電場引起晶體機械變形的現(xiàn)象。用逆壓電效應制造的變送器可用于電聲和超聲工程。壓電敏感元件的受力變形有厚度變形型、長度變形型、體積變形型、厚度切變型、平面切變型5種基本形式，如圖1。壓電晶體是各向異性的，并非所有晶體都能在這5種狀態(tài)下產(chǎn)生壓電效應。例如石英晶體就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。

1880年皮埃爾·居里和雅克·居里兄弟發(fā)現(xiàn)電氣石具有壓電效應。1881年，他們通過實驗驗證了逆壓電效應，并得出了正逆壓電常數(shù)。1984年，德國物理學家沃德馬·沃伊特（德語：Woldemar Voigt），推論出只有無對稱中心的20中點群的晶體才可能具有壓電效應。

壓電效應（英語：Piezoelectricity），是電介質(zhì)材料中一種機械能與電能互換的現(xiàn)象。壓電效應有兩種，正壓電效應及逆壓電效應。壓電效應在聲音的產(chǎn)生和偵測，高電壓的生成，電頻生成，微量天平（英語：microbalance），和光學器件的超細聚焦有著重要的運用。

1880年皮埃爾·居里和雅克·居里兄弟發(fā)現(xiàn)電氣石具有壓電效應。1881年，他們通過實驗驗證了逆壓電效應，并得出了正逆壓電常數(shù)。1910年，德國物理學家沃德馬·沃伊特發(fā)表著作《晶體物理學教科書》（Lehrbuch der Kristallphysik，Textbook on Crystal Physics）。這本書描述了20種能夠產(chǎn)生壓電效應的自然晶體，并且用張量分析來嚴格定義壓電常數(shù)。

壓電體受到外機械力作用而發(fā)生電極化，并導致壓電體兩端表面內(nèi)出現(xiàn)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(xiàn)象稱為正壓電效應. 壓電體受到外電場作用而發(fā)生形變，其形變量與外電場強度成正比，這種現(xiàn)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(jié)構的對稱性所決定的.