压电效应及其在技术上的应用

1880 年，雅克和皮埃尔居里兄弟发现，当压缩或拉伸某些天然晶体时，晶体的边缘会产生电荷。兄弟俩将这种现象称为“压电”（希腊语“piezo”的意思是“按压”），他们自己也将这种晶体称为压电晶体。

事实证明，电气石晶体、石英和其他天然晶体以及许多人工生长的晶体都具有压电效应。这种晶体经常被添加到已知的压电晶体列表中。

当这种压电晶体在所需方向上被拉伸或压缩时，其某些表面上会出现电位差很小的相反电荷。

如果我们在这些面上放置相互连接的电极，那么在晶体压缩或拉伸的瞬间，电极形成的电路中就会出现一个短的电脉冲。这将是压电效应的表现……在恒定压力下，不会出现这种冲动。

这些晶体的固有特性使生产精确和灵敏的仪器成为可能。

压电晶体具有高弹性。当受力变形时，晶体会无惯性地恢复到原来的体积和形状。值得再次努力或改变已经应用的东西，它会立即以新的电流脉冲响应。它是达到非常微弱的机械振动的最佳录音机。振子电路中的电流很小，这是居里兄弟发现压电效应的绊脚石。

在现代技术中，这不是障碍，因为电流可以放大数百万倍。现在已知某些晶体具有非常显着的压电效应。从它们获得的电流可以通过电线远距离传输，甚至无需事先放大。

压电晶体已用于超声波探伤，以检测金属产品中的缺陷。在用于射频稳定的机电转换器中，在多通道电话通信的滤波器中，当多个会话在一根线上同时进行时，在 压力和增益传感器，在适配器中，在 超声波焊接 ——在许多技术领域，压电晶体都占据了不可动摇的地位。

压电晶体的一个重要特性也是反向压电效应......如果相反符号的电荷施加到晶体的某些表面，那么在这种情况下晶体本身就会变形。如果将音频的电振动施加到晶体上，它将开始以相同的频率振动，并且声波将在周围的空气中被激发。所以同一个晶体可以同时充当麦克风和扬声器。

压电晶体的另一个特点使它们成为现代无线电技术不可或缺的一部分。拥有机械振动的固有频率，当所施加的交流电压的频率与其重合时，晶体开始振动特别强烈。

这是机电共振的表现，在此基础上创建了压电稳定器，因此在连续振荡的发电机中保持恒定频率。

它们以类似的方式响应频率与压电晶体的自然振动频率相匹配的机械振动。这使您可以创建声学设备，从到达它们的所有声音中仅选择用于一个或另一个目的所需的声音。

整个晶体不用于压电器件。晶体被切割成相对于其晶轴严格定向的层，这些层被制成矩形或圆形板，然后将其抛光至一定尺寸。小心保持板的厚度，因为振荡的共振频率取决于它。在两个宽面上通过金属层连接的一块或多块板称为压电元件。