2. Kristallographische Voraussetzungen für Piezoelektrizität

Es hat sich gezeigt, dass nicht alle Kristalle piezoelektrisch sind, sondern bloß solche bestimmter Kristallklassen, Kristallklassen mit Symmetriezentrum besitzen keine piezoelektrischen Eigenschaften! Entsprechend dazu, zeigen bloß Kristalle mit mindestens einer polaren Achse Piezoelektrizität. Als polare Achse wird eine Achse bezeichnet deren beide Enden nicht vertauschbar sind, das bedeutet, dass sich durch eine 180°-Drehung des Kristallkörpers um irgendeine zur polaren Achse senkrechte Achse der Kristallkörper nicht zur Deckung mit der ursprünglichen Stellung bringen lässt. Man kann also sagen, dass solche Achsen ein Symmetriezentrum ausschließen. Die polare Achse ist eigentlich eher in Hinblick auf den Pyroeffekt von Bedeutung, während Kristalle mit mehreren polaren Achsen nur piezoelektrische Eigenschaften besitzen, zeigen solche mit nur einer polaren Achse auch noch pyroelektrische. Insgesamt gibt es 20 piezoelektrische Kristallklassen, davon sind 10 zusätzlich pyroelektrisch. 11 Kristallklassen besitzen ein Symmetriezentrum, da es aber 32 Klassen gibt, bleibt eine Kristallklasse, die kein Symmetriezentrum aufweist, und trotzdem nicht piezoelektrisch ist. Die Gründe, dass sonst alle Punktgruppen ohne Symmetriezentrum piezoelektrisch sind, liegen natürlich im räumlichen Aufbau der Kristalle Das in Abbildung 6 dargestellte Gitter führt nicht zu Piezoelektrizität, denn bei einer Deformation in beliebiger Richtung verschieben sich die Schwerpunkte der negativen und positiven Ladungen nicht gegen-einander.

Abb. 6: Gitter mit Symmetriezentrum

Dagegen fällt in Abbildung 7 bei einer Krafteinwirkung F in der eingezeichneten Richtung der gemeinsame Schwerpunkt der drei Anionen nicht mehr mit dem Schwerpunkt der drei Kationen zusammen. Das Gitter ist nun nach außen hin geladen.

Abb. 7: Gitter ohne Symmetriezentrum