晶体H

•压电晶体

•当对某些晶体挤压或拉伸时，该晶体的两端就会产生不同的电荷，这种晶体就叫压电晶体。

•产生的电荷的量是非常少的，但却是仪器可以检测到的，并能够加以利

用。

•如彩电、空调、电脑、DVD 、

无电线通讯、手机

频率片的必需材料•压电晶体是用量仅次于单晶硅的电子材料，用于制造选择和控制频率的电子元器件，广泛应用于电子信息产

业各领域。

压电晶体只有按照一定的方向切割，才具有压电效应。切割方向不同，对晶体的压电效应影响很大。

如果在特定方向的压电

晶片上镀上电极，加上

交流电，则压电晶片会

作周期性的伸长或缩

短，产生振荡，如同人

唱起歌来一样。

水晶(Crystal)/石英(Quartz)•最重要的压电晶体

•主要化学成份是二

氧化硅。化学式为

。。

SiO

2

•水晶呈无色、紫色、

黄色、绿色及烟色

等。玻璃光泽。透

明至半透明。硬度7。

性脆。无解理。水

晶熔点为1713℃。

•手表中用于稳定频率的谐振子就是用水晶这种压电晶体制作的。石英表的英文是quartz watch当石英晶体受到电池电力影响时，它也会产生规律的振动。

•石英晶体每秒的振动次数高达32768次，我们可以设计简易的电路来计算它振动的次数，当它数到32768次时，电路会传出讯息，让秒针往前走一秒。

压电晶体

水晶

压电器件

水热法

•水热法是一种在高温高压下从过饱和水溶液中进行结晶的方法。

•工业化批量生长水晶即采用这种方法。

•水热法是19 世纪中叶地质学家模拟自然界成矿作用而开始研究的。

•晶体生长在特制的高压釜内进行，晶体原料放在高压釜底部，釜内添加溶剂。加热后上下部溶液间有一定的温度差，使之产生对流，将底部的高温饱和溶液带至低温的籽晶区形成过饱和而结晶。

•人工水晶要从厚度1mm的“晶种”成长为重约2kg的人工水晶，大约需要3个月时间。将晶种放入高压釜后经过一个季度

制成的人工水晶从高压釜中取出，现场的操作人员将这项作业称为“出炉”。

•高压釜为可承高温高压的钢制釜体。水热法采用的高压釜一般可承受1100o C的温度和150MPa

的压力，具有可靠的密封系统和防爆装置。因为具潜在的爆炸危险，故又名“炸弹”（bomb）。由于内部要装酸、碱性的强腐蚀性溶液，当温度和压力较高时，在高压釜内要装有耐腐蚀的贵金属内衬，如铂金或黄金内衬，以防矿化剂与釜体材料发生反

应。

•压电晶体的性能参数中耦合系数、压电常数等比较重要。例如耦合系数，表示当一定的电压加在晶片上时，电能转化为振动声能的百分率。水晶的耦合系数比较小，在下表中铌酸锂晶体的耦合系数最高，其它晶体的耦合系数也不是太好。目前有一种新的压电晶体，铌镁酸铅钛酸铅，其耦合系数可以达到90％。

其它的压电晶体

铌

酸

锂

晶

体

钽

酸

锂

晶

四硼酸锂晶体体

铁电晶体

•特指压电晶体中具有自发式极化且自发极化方向能随外施电场方向的改变而转向的一类晶体

SONAR (Sound Navigation and Ranging)水声换能器能把声能和电能（或者两种不同形式的能量）进行互相转换的器件称为换能器(

underwater sound transducer)在水声设备中多数采用

电——声转换；因为这

种转换方式最便于人工

控制。在水下使用的换

能器称为水声换能器。

•1918年，朗之万制成压电式换

能器换能器有两个用途：

一是在水下发射声

波，称为“发射换能

器”，相当于空气中

的扬声器；二是在水

下接收声波，称为

“接收换能器”，相当

于空气中的传声器

（俗称“麦克风”或

“话筒”）。换能器在实际使用时往往同时用于发射和接收声波，专门用于接收的

换能器又称为“水听器”。

•目前，声

呐是各国海军进行水下监视使用的主要技术，用于水文测量和海底地质地貌的勘测等

•声呐技术还广泛用于鱼雷制导、水雷引信，以及鱼群探测、海洋石油勘探、船舶导航、水下作业、水下目标探测、分类、定位和跟踪；进行水下通信和导航。

。

波更有效的手段。

铁电器件

PMNT水声换能器

美国海军水下作战中心

PMNT水声换能器

中国船舶工业总公司杭州应用声学研究所

弛豫铁电晶体

PMNT

铁电晶体

弛豫铁电单晶PZNT 铁电晶体

PZNT晶片

黑夜中的千里眼

•——热释电晶体

•有些晶体在受热时，其两端会产生符号相反的电荷，冷却时其两端电荷的符号便逆转。这类晶体称为热释电晶体。

物体发热时均会产生一种肉眼看不见的红外光线。在通常情况下，一切发热的物体都会辐射出红外线，人体也不例外。利用热释电晶体做成的热释电元件，再配以电子、机械等元件就可以制作红外夜视

仪。

如果在导弹的前头装上

一个红外线致导装置，

导弹就会向着产生红外

线的飞机发动机等目标

紧迫不舍，直至命中

。

因为人体、各种动物以及发动机等都是热源，都会辐射产生红外线，这时你坐在夜视仪前，就会通过屏幕清楚地观测到远处的

物体，甚至可以分辨人、

动物及汽车、坦克的形状。