我們通過前面所介紹到的有關石英晶振的資料,可以知道既然形變能使壓電晶體的電偶極矩發(fā)生變化,那么電偶極矩的變化也能使之產(chǎn)生形變。逆壓電效應就是在電場的作用下,電偶極矩發(fā)生變化的同時產(chǎn)生形變。我們已經(jīng)知道:
(1)石英晶體的正應變S1,S2和切應變S4。都能使電偶極矩在x方向分量發(fā)生變化。因此,在電場分量E1的作用下,沿x方向電偶極矩的變化也將產(chǎn)生正應變S1,S2和切應變S4。實驗還發(fā)現(xiàn):S1,S2和S4分別與E1成正比,即:
S1=d11E1;
S2=d12E1=-d11E1;
S4=d14E1;
(2)石英晶體的切應變S5和S6。能使電偶極矩在y方向的分量發(fā)生變化。因此,在電場分量E2的作用下,沿y方向電偶極矩的變化也將產(chǎn)生切應變S5和S6。實驗還發(fā)現(xiàn),S5,S6分別與E2成正比,即:
S5=d25E2=-d14E2:
S6=d26E2=-2d11E2;
(3)石英晶體的各個應變都不能改變z方向電偶極矩分量等于零的狀態(tài),因此,z方向的電場分量E3的作用不產(chǎn)生任何形變。
綜上所述在電場E的作用下,石英晶振晶體的逆壓電效應表示為:
或簡寫為:S=dtE.
式中dt為轉置矩陣,它等于壓電常數(shù)d行列互換后的矩陣。
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石英晶振晶體不論是正壓電效應還是逆壓電效應,壓(應力或應變)與電(電場強度或電位移)之間是線性關系。
②晶體的哪個方向上有正壓電效應,則在此方向上一定存在逆壓電效應。
③石英晶振不是在任何方向都存在壓電效應的。例如,T1、T2和T4只產(chǎn)生沿x方向的正壓電效應,應力T5和T6只產(chǎn)生沿y方向的正壓電效應;而應力T3則不產(chǎn)生壓電效應。