石英晶體諧振器的壓電特性
石英材料中的二氧化硅分子(SiO2) 在正常狀態(tài)下, 其電偶極是互相平衡的電中性. 在(圖二左)的二氧化硅是以二維空間的簡(jiǎn)化圖形.
當(dāng)我們?cè)诠柙由戏郊把踉酉路椒謩e給予正電場(chǎng)及負(fù)電場(chǎng)時(shí), 空間系統(tǒng)為了維持電位平衡, 兩個(gè)氧原子會(huì)相互排斥,
在氧原子下方形成一個(gè)感應(yīng)正電場(chǎng)區(qū)域, 同時(shí)在硅原子上方產(chǎn)生感應(yīng)負(fù)電場(chǎng)區(qū)域. 相反的情況,
當(dāng)我們?cè)诠柙由戏郊把踉酉路椒謩e給予負(fù)電場(chǎng)及正電場(chǎng)時(shí), 兩個(gè)氧原子會(huì)相互靠近,
氧原子下方產(chǎn)生感應(yīng)負(fù)電場(chǎng),硅原子上方產(chǎn)生感應(yīng)正電場(chǎng). (圖二). 然而, 氧原子的水平位置變化時(shí),
鄰近的另一個(gè)氧原子會(huì)相對(duì)的產(chǎn)生排斥或吸引的力量, 迫使氧原子回到原來(lái)的空間位置. 因此,
電場(chǎng)的力量與原子之間的力量會(huì)相互牽動(dòng), 電場(chǎng)的改變與水平方向的形變是形成交互作用狀態(tài).
這個(gè)交互作用會(huì)形成一個(gè)在石英材料耗能最小的振動(dòng)狀態(tài), 祇要由電場(chǎng)持續(xù)給與能量,
石英材料就會(huì)與電場(chǎng)之間維持一個(gè)共振的頻率. 這個(gè)壓電效應(yīng)下氧原子的振幅與電場(chǎng)強(qiáng)度及電場(chǎng)對(duì)二氧化硅的向量角度有相對(duì)應(yīng)的關(guān)系.
在實(shí)際的應(yīng)用上, 電場(chǎng)是由鍍?cè)谑⑿酒系慕饘匐姌O產(chǎn)生, 電場(chǎng)與二氧化硅的向量角度則是由石英晶棒的切割角度來(lái)決定.
