如何理解石英晶振的逆压电效应

我们通过前面所介绍到的有关石英晶振的资料,可以知道既然形变能使压电晶体的电偶极矩发生变化，那么电偶极矩的变化也能使之产生形变。逆压电效应就是在电场的作用下，电偶极矩发生变化的同时产生形变。我们已经知道：

（1）石英晶体的正应变S₁，S₂和切应变S₄。都能使电偶极矩在x方向分量发生变化。因此，在电场分量E₁的作用下，沿x方向电偶极矩的变化也将产生正应变S₁，S₂和切应变S₄。实验还发现：S₁，S₂和S₄分别与E₁成正比，即：
S₁=d₁₁E₁；
S₂=d₁₂E₁=-d₁₁E₁；
S₄=d₁₄E₁；

（2）石英晶体的切应变S₅和S₆。能使电偶极矩在y方向的分量发生变化。因此，在电场分量E₂的作用下，沿y方向电偶极矩的变化也将产生切应变S₅和S₆。实验还发现，S₅，S₆分别与E₂成正比，即：
S₅=d₂₅E₂=-d₁₄E₂:
S₆=d₂₆E₂=-2d₁₁E₂；

（3）石英晶体的各个应变都不能改变z方向电偶极矩分量等于零的状态，因此，z方向的电场分量E₃的作用不产生任何形变。

综上所述在电场E的作用下，石英晶振晶体的逆压电效应表示为：

或简写为：S=d_tE.

式中d_t为转置矩阵，它等于压电常数d行列互换后的矩阵。

由式（2.4.7)和式（2.4.10）或式（2.4.8)和式（2.4.11）可以看出：

①石英晶振晶体不论是正压电效应还是逆压电效应，压（应力或应变）与电（电场强度或电位移）之间是线性关系。

②晶体的哪个方向上有正压电效应，则在此方向上一定存在逆压电效应。

③石英晶振不是在任何方向都存在压电效应的。例如，T₁、T₂和T₄只产生沿x方向的正压电效应,应力T₅和T₆只产生沿y方向的正压电效应；而应力T₃则不产生压电效应。