我必須將對壓電效應的理解記錄下來
我花了一個星期的時間
終於觸碰到了
找了很多文獻和影片
終於理解壓電效應的原理
我必須記錄下來,以防我忘記
之前我很疑惑,壓電方程式中
Di=dij*Tj+epsilon*Ej中,Ej的項作用為何
將一個介電質平行板電容器極化
根據原理推得極化強度P公式,為體積平均偶極矩密度
所以D=epsilon*E=epsilon_0*E+P=epsilon_0(1+x)*E=epsilon_0*epsilon_r*E
這電位移公式中的電場是否和Ej一樣?
直觀來看就不可能,可是我搞不明白
很多paper都稱其為外電場
後來我思考很久,列出另一個壓電方程式:
s=cij*Tj+eij*Ej
又陷入思考打結
直到我將它們的原理思考好多遍後終於了解了
Di=dij*Tj+epsilon*Ej
\\
\\
\\\
\
s=eij*Ej+cij*Tj
實驗以正壓電效應為主,對晶體施以應力,並量測產生的電訊號
所以應力Tj產生Di中的E項,而該電場和上式中的應力則讓下式產生
抵抗變化的應變s
那第一式的Ej呢?它其實跟第二式的Ej無關
那的確是外加電場,就是實驗中在電容器正負極接上電池
如果隨時變化,E(t)=E*sin(omega*t)
那現在要求壓電系數d
只要將兩個極接近的實驗數據相減,沒有接外電場所以E相消=0
(D`i-Di)=dij*(T`j-Tj)
dij=dDi/dTj
dij為二階張量,Di和Tj為一階張量
關於這點,就要探討到Di=epsilon_0*epslion_r*E了
其中的相對電容比率epsilon_r也是二階張量
因為材料在每一個方向都有它的係數存在
我們只要考慮d33就可以了
至於為什麼,還有實驗方法我不能說,那是個秘密
但是原理上的理解是共通的
希望能盡快驗證結果
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