压电效应是在电介质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,电场去掉后,电介质的变形随之消失。
压电效应可分为正压电效应和逆压电效应两种。某些介电体在机械力作用下发生形变,使介电体内正负电荷中心发生相对位移而极化,以致两端表面出现符号相反的束缚电荷,其电荷密度与应力成比例。这种由“压力”产生“电”的现象称为正压电效应。
反之,如果将具有压电效应的介电体置于外电场中,电场使介质内部正负电荷位移,导致介质产生形变。这种由“电”产生“机械变形”的现象称为逆压电效应。
如果压力是一种高频震动,则压电效应产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时,则产生高频声信号(机械震动),这就是平常所说的超声波信号。也就是说,压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能,这种相互对应的关系有意思。
压电材料可以因机械变形产生电场,也可以因电场作用产生机械变形,这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。
例如,压电材料已被用来制作智能结构,此类结构除具有自承载能力外,还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能,在未来的飞行器设计中占有重要的地位。
另一项重要且独特的研究,是在所谓的声学显微上,这种微波频率的组件使用电溅(sputtered)的压电薄膜作为声波换能器,以振动产生几个GHz(1GHz=109周/秒)声波,其对应波长约为一微米(10-6米)。