2022-2023学年高二物理竞赛课件：压电晶体的切割

压电晶体的切割 2 压电晶体的切割 通过前几节有关压电常数的讨论使我们了解到，不是压电晶体的任何方向都存在压电效应，而只有某些特定的方向才存在压电效应。 3 压电晶体的切割 例如，—石英晶体，如果选择了与z轴垂直的方向切下一块晶片（即晶片的厚度方向与z轴平行），无论对此晶体作用什么力，都不能在z轴方向产生压电效应。如果选择了与x轴垂直的方向切下一块晶片，则当应力T1、T2或T4作用时，在x方向能产生压电效应。 4 因此，用压电晶体做压电元件时，不是随便从晶体上切下一块晶片，就可以做成所需要的元件，而是要根据压电晶体的压电常数，以及对压电元件性能的设计要求，并经过反复实验后，才能找到较合适的方向进行切割。 5 切割符号的规定 x、y、z代表晶体的三个坐标轴，l、w、t代表晶片的长度、宽度、厚度。 例如：xy切割表示晶片的厚度与x轴平行，长度与y轴平行（即第一个字母代表厚度方向，第二个字母代表长度方向）。 又如：xz切割表示晶片的厚度与x轴平行，长度与z轴平行。也有把xy切割和xz切割简称为x切割。 length, width, thickness 6 图4-13 晶片切割示意图 XY-切割 XY-cut XZ-切割 XZ-cut YZ-切割 YZ-cut 7 图4-13 晶片切割示意图 YX-切割 YX-cut ZX-切割 ZX-cut ZY-切割 ZY-cut 8 一次旋转切割 yzw-50切割，表示厚度方向平行于y轴，长轴平行于z轴，并绕宽度沿顺时针方向旋转50，即即第一个字母代表厚度方向，第二个字母代表长度方向，第三个字母代表转轴方向，-50代表沿顺时针方向旋转50。 xyt+45切割，表示厚度方向平行于x轴，长轴平行于z轴，并绕厚度沿逆时针方向旋转45，有时简称这种切割为45x切割。 9 yzw-50°切割 yzw-50° cut xyt+45°切割 xyt+45° cut 10 二次旋转切割 yzlt40/50切割，表示厚度方向平行于y轴，长轴平行于z轴，并绕长度沿逆时针方向旋转40，再绕厚度沿逆时针方向旋转50。 xzlt+40/50cut 11 酒石酸钾钠晶体的切割 酒石酸钾钠晶体NaKC4H4O6-4H2O（即罗息盐）属于正交晶系222点群，它的压电常数为 12 当电场E=0时，电位移D与应力张量之间的关系为： $