石英晶體簡介

石英晶體的化學(xué)成分為SiO2，晶體屬三方晶系的氧化物礦物，即低溫石英（a-石英），是石英族礦物中分布最廣的一個(gè)礦物種。廣義的石英還包括高溫石英（b-石英）。

低溫石英常呈帶尖頂?shù)牧街鶢罹w產(chǎn)出，柱面有橫紋，類似于六方雙錐狀的尖頂實(shí)際上是由兩個(gè)菱面體單形所形成的。石英集合體通常呈粒狀、塊狀或晶簇、晶腺等。純凈的石英無色透明，玻璃光澤，貝殼狀斷口上具油脂光澤，無解理。受壓或受熱能產(chǎn)生電效應(yīng)。

石英晶體物理特性

編輯晶系：六方晶系

晶體：等軸狀、柱狀、六方雙錐面形

集合體型態(tài)：塊狀、粗粒狀、鐘乳狀、結(jié)核狀

硬度：摩氏硬度為7

解理/斷口：貝殼狀斷口

光澤：玻璃光澤

顏色：無、白，帶有點(diǎn)灰、黃到橙黃、紫、深紫、粉紅、灰褐、褐、黑

條痕：白色

比重：2.65 ~ 2.66

其他：（1）具脆性

（2）具有熱電性

（3）折射率 1.533 ~ 1.541，雙折射率差 0.009，色散 0.013

（4）石英具有強(qiáng)烈的壓電性（Piezoelectric property），即用力敲擊摩擦?xí)r會(huì)產(chǎn)生火花，這也就是燧石取火的方法。

（5）石英內(nèi)常見的包裹體有：發(fā)晶（Hair crystal）－主要是金紅石；草入水晶－主要為電氣石；水膽水晶－石英中有液態(tài)包裹體；青石英－內(nèi)含淺藍(lán)色金紅石針狀物；乳石英－由細(xì)水孔洞引起混濁狀；綠石英－由板狀或碎片狀的綠泥石組成，有時(shí)可能是綠色針狀的陽起石；砂金石（Aventurine）－石英巖內(nèi)部含有綠色或紅褐色的云母細(xì)片，又名耀石英，俗稱東陵石。常見煙黑色至暗褐色的煙水晶，主要是這些巖類含有較多量具有放射性之鈾、釷元素的關(guān)系。

石英晶體的應(yīng)用

石英晶體是一種重要的電子材料。沿一定方向切割的石英晶片，當(dāng)受到機(jī)械應(yīng)力作用時(shí)將產(chǎn)生與應(yīng)力成正比的電場或電荷，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。反之，當(dāng)石英晶片受到電場作用時(shí)將產(chǎn)生與電場成正比的應(yīng)變，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。正、逆兩種效應(yīng)合稱為壓電效應(yīng)。石英晶體不僅具有壓電效應(yīng)，而且還具有優(yōu)良的機(jī)械特性、電學(xué)特性和溫度特性。用它設(shè)計(jì)制作的諧振器、振蕩器和濾波器等，在穩(wěn)頻和選頻方面都有突出的優(yōu)點(diǎn)。

壓電效應(yīng)簡介

壓電體受到外機(jī)械力作用而發(fā)生電極化，并導(dǎo)致壓電體兩端表面內(nèi)出現(xiàn)符號(hào)相反的束縛電荷，其電荷密度與外機(jī)械力成正比，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。 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(qiáng)度成正比，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。 具有正壓電效應(yīng)的固體，也必定具有逆壓電效應(yīng)，反之亦然。 正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)總稱為壓電效應(yīng)。晶體是否具有壓電效應(yīng)，是由晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性所決定的。

某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力的方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變。相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場，這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形，電場去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。依據(jù)電介質(zhì)壓電效應(yīng)研制的一類傳感器稱為壓電傳感器。

壓電效應(yīng)原理

壓電效應(yīng)的原理是，如果對(duì)壓電材料施加壓力，它便會(huì)產(chǎn)生電位差（稱之為正壓電效應(yīng)），反之施加電壓，則產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力（稱為逆壓電效應(yīng)）。如果壓力是一種高頻震動(dòng)，則產(chǎn)生的就是高頻電流。而高頻電信號(hào)加在壓電陶瓷上時(shí)，則產(chǎn)生高頻聲信號(hào)（機(jī)械震動(dòng)），這就是我們平常所說的超聲波信號(hào)。也就是說，壓電陶瓷具有機(jī)械能與電能之間的轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換的功能，這種相互對(duì)應(yīng)的關(guān)系確實(shí)非常有意思。

壓電材料可以因機(jī)械變形產(chǎn)生電場，也可以因電場作用產(chǎn)生機(jī)械變形，這種固有的機(jī)-電耦合效應(yīng)使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，壓電材料已被用來制作智能結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)除具有自承載能力外，還具有自診斷性、自適應(yīng)性和自修復(fù)性等功能，在未來的飛行器設(shè)計(jì)中占有重要的地位。

石英晶體和壓電陶瓷的壓電效應(yīng)區(qū)別

石英晶體沒有體積變形壓電效應(yīng)，但具有良好的厚度變形和長度變形壓電效應(yīng)。高頻電信號(hào)加在壓電陶瓷上時(shí)，則產(chǎn)生高頻聲信號(hào)（機(jī)械震動(dòng)），這就是我們平常所說的超聲波信號(hào)。也就是說，壓電陶瓷具有機(jī)械能與電能之間的轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換的功能。

壓電效應(yīng)的原理：如果對(duì)壓電材料施加壓力，它便會(huì)產(chǎn)生電位差（稱之為正壓電效應(yīng)），反之施加電壓，則產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力（稱為逆壓電效應(yīng)）。如果壓力是一種高頻震動(dòng)，則產(chǎn)生的就是高頻電流。