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壓電效應的發現與套用:從居禮兄弟到現代科技

2024-01-27科學

在科學史上,居禮兄弟的名字是不可忽視的巨星。於1880年,皮埃爾·居禮和雅各·居禮兄弟在石英晶體中發現了引人註目的壓電效應。這一發現不僅開創了新的領域,還為壓電晶體的套用奠定了基礎。

壓電效應原理

對晶體施加不同的壓力,晶體就會輸出不同的訊號

壓電效應是指當對壓電材料施加壓力時,它產生電位差的現象。具體而言,當某些電介質在特定方向上受到外力作用而變形時,會產生極化現象,導致其兩個相對表面上出現正負相反的電荷。

這一物理特性為石英晶體賦予了壓電效應,使其成為壓電晶體的代表。石英晶片是透過按一定方向切割石英晶體薄片而得到的,在施加壓力或拉伸時,將在其表面上產生電荷,呈現正壓電效應和逆壓電效應。

壓電晶體在有源晶振中的套用

有源晶振是一種配置了穩定內建電路的晶振。透過通電,晶體被施加一個穩定的交變電場,從而激發正壓電效應和逆壓電效應。有源晶振透過輸出訊號的方式,成為現代科技中不可或缺的元件之一。

與無源晶振的對比

相較於有源晶振,無源晶振需要外置電路,導致施加在晶體上的電場不如有源晶振那麽穩定和匹配。這使得有源晶振的輸出訊號更為穩定,為精密儀器和通訊器材提供了卓越的效能。

壓電晶體的現代套用

隨著科技的飛速發展,壓電晶體在多個領域得到了廣泛套用。除了晶振,壓電傳感器、聲波器件、醫學成像器材等領域都在積極探索壓電晶體的潛在套用。其獨特的物理特性使得它成為科技創新中不可或缺的一環。

居禮兄弟的發現為壓電晶體的研究和套用開啟了大門。從19世紀的實驗室到21世紀的高科技產業,壓電晶體一直在推動著科技的不斷進步,為我們的生活帶來了更多便利和可能性

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