CN103952757B - 三硼酸铋晶体高温压电切型及其在高温压电领域的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三硼酸铋晶体高温压电切型及其在高温压电领域的应用。本发明采用单斜晶系的BiB₃O₆晶体研制高压电常数晶体切型，有效压电常数可达40pC/N,在室温到600℃具有较高的温度稳定性。本发明克服了压电陶瓷材料使用温度偏低,铌酸锂晶体压电常数不高等缺点，制成宽温度范围内使用的压电传感和超声探测元器件。

Description

三硼酸铋晶体高温压电切型及其在高温压电领域的应用

技术领域

本发明涉及一种三硼酸铋（BiB₃O₆）的晶体切型及其应用，属于压电晶体技术应用领域。

背景技术

晶体受挤压或拉伸时两端会产生不同的电荷，这种效应被称为压电效应。能产生压电效应的晶体就叫压电晶体。利用晶体的正压电效应可以研制成各类压电传感元器件，探测各类非电物理量，例如形变、位移、压力、压强、振动、加速度等；利用晶体的逆压电效应可以研制成各类压电执行器，在电声和超声技术领域有着广泛应用。随着石油探测工业的发展，迫切需要能在苛刻环境下（温度300～600℃）工作的超声探测传感元器件。要求压电材料特性包括：（1）较高的压电常数。压电常数越高，探测灵敏度越高；（2）较低的介电损耗。介电损耗越低，超声探测元件的能量损耗越低，产生的热量越少；（3）较高的压电和机电性能温度稳定性。温度稳定性越高，受外界温度的影响和干扰越低，传感元器件的精度就会越高。

目前国内外大多是采用压电陶瓷和压电晶体来制作超声探测器，如锆钛酸铅（PZT）、偏铌酸铅（PbNb₂O₆）和铌酸锂(LiNbO₃)。压电陶瓷材料虽然具有较高的压电系数（d₃₃=300～800pC/N，PbNb₂O₆的d₃₃=～70pC/N），但多数压电陶瓷在160～350℃区间存在居里相变（PbNb₂O₆居里温度约为530℃），且在该温度范围内老化行为较为严重，因此，难以满足高温下的使用要求。铌酸锂晶体虽具有较高的居里点（T_c=1170℃）,但压电常数偏低（d₃₃≈20pC/N）且压电性能的温度稳定性较差，室温到600℃范围内压电常数变化率高于-30%(Journal of Applied Physics,104,084103,2008)，不利于探测元器件的性能提高。其它可能的高温压电晶体，如硅酸镓镧（La₃Ga₅SiO₁₄,LGS）和磷酸镓（GaPO₄）晶体等，虽具有较高的熔点或相变点，但压电常数较低（d₃₃<6～7pC/N）且生长成本较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种具有高压电活性、高温度稳定性的（BiB₃O₆）晶体切型，该晶体切型可实现较宽温度范围内压电元器件的使用要求。

本发明还提供所述晶体切型在高温压电领域的应用。

术语解释：

1.压电效应：当一些电介质沿一定方向上受到外力的作用发生形变时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它可以恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生形变，电场去掉后，电介质的形变随之消失，这种现象称为逆压电效应。

2.压电常数：表征压电材料力学参量（应力、应变）与电学参量（电荷、电位移）之间耦合关系的参数，可分为压电应力常数和压电应变常数。本文压电常数为压电应变常数的简称，涉及BiB₃O₆晶体8个独立的压电常数：长度伸缩振动模式对应的压电常数d₂₁、d₂₃，纵向伸缩振动模式对应的压电常数d₂₂，面切变和厚度切变振动模式对应的压电常数d₁₄、d₁₆、d₂₅、d₃₄和d₃₆。

3.晶片切型符号说明：晶片切型符号包括一组字母和角度，符号的前两个字母是坐标轴X、Y、Z中的两个，第一个字母表示旋转前晶片的厚度方向，第二个字母表示旋转前晶片的长度方向。例如YX切型，表示晶片的厚度为Y方向，长度为X方向。晶片切型符号中的其余字母表示晶片的旋转轴，绕厚度旋转记为t，绕长度旋转记为l，绕宽度旋转记为w；绕X轴旋转一定角度记为α，绕Y轴旋转一定角度记为β，绕Z轴旋转一定角度记为γ。旋转方式遵循右手螺旋法则。

例如(ZXtw)γ/β切型，含义是厚度方向为Z，长度方向为X的晶片，以厚度t方向（即Z方向）为旋转轴转动γ角度，然后以宽度w方向（即Y方向）为旋转轴转动β角度制成切型，旋转方式遵循右手螺旋法则。

4、本发明所述的BiB₃O₆晶体属单斜晶系，具有C₂空间群结构。通常简写为BIBO。针对单斜晶系的BiB₃O₆晶体，不同的切型如下：

YX切型指在物理坐标轴中厚度沿着Y方向、长度沿着X方向切割的晶片；

YZ切型指在物理坐标轴中厚度沿着Y方向、长度沿着Z方向切割的晶片；

ZX切型指在物理坐标轴中厚度沿着Z方向、长度沿着X方向切割的晶片；

ZY切型指在物理坐标轴中厚度沿着Z方向、长度沿着Y方向切割的晶片；

XY切型指在物理坐标轴中厚度沿着X方向、长度沿着Y方向切割的晶片；

XZ切型指在物理坐标轴中厚度沿着X方向、长度沿着Z方向切割出的晶片。

本发明的技术方案如下：

一种三硼酸铋（BiB₃O₆）晶体切型，对于单斜晶系的BiB₃O₆晶体，正的d₂₂的方向取为Y的正方向，物理坐标轴的Y和Z轴平行于结晶轴的b和c轴，物理坐标轴的X轴与Y和Z轴相互垂直并遵循右手螺旋法则；晶体厚度记为t，长度记为l，宽度记为w；

BiB₃O₆晶体的YX切型、YZ切型、ZX切型、ZY切型、XY切型或XZ切型的晶片切割后，绕X轴旋转一定角度记为α，绕Y轴旋转一定角度记为β，绕Z轴旋转一定角度记为γ；本发明所述的高温压电晶体切型选自下列任一种：

A、纵向振动模式的晶体切型

YX切型晶片，绕X轴旋转角度α得到(YXl)α晶体切型，-45°≤α≤45°；纵向压电常数d=20～41pC/N；

YZ切型晶片，绕Z轴的旋转角度γ得到(YZl)γ晶体切型，-45°≤γ≤45°；纵向压电常数d=20～41pC/N；

Y切晶棒，绕X轴或Z轴旋转角度α或γ之后，-45°≤（α或γ）≤45°；纵向压电常数d=20～41pC/N；

B、面切变振动模式的晶体切型

YX切型或YZ切型晶片绕Y轴旋转β角度的晶体切型，-15°≤β≤15°，有效压电常数d=15～25pC/N；

ZX切型或ZY切型晶片，绕X轴旋转α角度，-20°≤α≤20°，然后绕Z轴旋转γ角度，-20°≤γ≤20°，有效压电常数d=15～25pC/N；

C、厚度切变振动模式的晶体切型

XY切型或XZ切型晶片绕Z轴旋转γ角度，30°≤γ≤70°，然后绕X轴旋转α角度，70°≤α≤110°，获得的晶体切型，其有效压电常数d=30～41pC/N；

YX切型或YZ切型晶片绕Y轴旋转β角度，60°≤β≤110°，然后绕X轴旋转α角度，-60°≤α≤-20°，获得的晶体切型，其有效压电常数d=30～41pC/N；

YX切型或YZ切型晶片绕Z轴旋转γ角度，10°≤γ≤60°，然后绕X轴旋转α角度，-20°≤α≤20°，获得的晶体切型，其有效压电常数d=30～41pC/N。

根据本发明优选的：

对于BiB₃O₆晶体，所述纵向振动模式的晶体切型中，Y切晶片或Y向晶棒绕X轴旋转角度α，或Y切晶片或Y向晶棒绕Z轴的旋转角度γ，α和γ为-45°≤（α或γ）≤45°；

当旋转角度α或γ位于-20°≤（α或γ）≤20°之间时，纵向压电常数d=25～41pC/N；

当旋转角度α或γ位于-10°≤（α或γ）≤10°之间时，纵向压电常数d=30～41pC/N；

对于BiB₃O₆晶体，所述面切变振动模式的晶体切型中：

优选YX切型或YZ切型为方形的晶片，两边长之比为m，-1.5≤m≤1.5；进一步优选，所述YX切型或YZ切型为正方形或近似正方形的晶片，两边长之比m=1或近似为m=1。

优选ZX切型或ZY切型为方形晶片，两边长之比为m：-1.5≤m≤1.5；进一步优选，所述ZX切型或ZY切型为正方形或近似正方形的晶片，两边长之比m=1或近似为m=1。

对于BiB₃O₆晶体，所述厚度切变振动模式的晶体切型中：

XY切型或XZ切型，绕Z轴旋转γ角度，40°≤γ≤60°，然后绕X轴旋转α角度，80°≤α≤100°，厚度切变压电常数d为35～41pC/N。

YX切型或YZ切型，绕Y轴旋转β角度，70°≤β≤100°之间时，然后绕X轴旋转α角度，-50°≤α≤-20°之间时，厚度切变压电常数d为35～41pC/N。

YX切型或YZ切型，绕Z轴旋转γ角度，20°≤γ≤50°，然后绕X轴旋转α角度，-15°≤α≤10°，可获得较高压电常数的厚度切变振动模式的晶体切型，厚度切变压电常数d为35～41pC/N。

在本发明上述限定范围内，对晶体进行晶型的切割的更为详细的方法参阅美国电子电器工程师协会（IEEE）关于压电材料的有关规定，属于本领域公知常识。

将上述BiB₃O₆晶体不同方向的切型加工成长方片状、圆片状、柱状或环柱状。

本发明的关键特点在于利用BiB₃O₆晶体的压电效应，设计性能优良的晶体切型用于压电传感和超声探测用晶体元器件制作；在于沿Y轴方向进行切割或X和Z方向进行切割然后绕X、Y、Z坐标轴进行一次或两次旋转特定角度后所得到的切型，获得具有高压电常数的压电振子。图1给出了Y切晶片（a）和Y向晶棒（b）的加工示意图。

本发明BiB₃O₆晶体切型的应用，用作压电换能器、压电驱动器、压电传感器件和/或超声探测元器件，可在20～600℃范围内稳定工作。特别适合于300～600℃高温环境下作为压电元器件应用。

根据上述本发明BiB₃O₆晶体切型的应用，作为压电元器件应用的方法如下：

将所述BiB₃O₆晶体切型加工成长方片状、圆片状、柱状或环柱状；长方片状或圆片状切型的厚度方向为施加电场方向，柱状或环柱状切型的高度方向为施加电场方向，在施加电场方向的两表面上镀铂金电极、铱金电极、钯金电极或其他高温电极材料，电极外接引线（用于与外界电子设备相连）。晶体切型、电极和引线整体构成压电元器件。

本发明BiB₃O₆晶体高温压电切型具有压电常数高，适应温度范围广，晶片加工简单的特点。此外，本发明的切型应用的压电元器件还具有以下优点：

1.具有较高的压电常数温度稳定性，室温到600℃变化率低于-15%。

2.具有较低的频率常数N（N<1200Hz·m），较高的机电耦合系数（～50%）。

3.相对于其他高温压电晶体，如硅酸镓镧晶体和磷酸镓晶体等，BiB₃O₆晶体具有生产成本较低的优点。

现行的压电换能器、压电驱动器以及超声探测元器件多为压电陶瓷材料以及铌酸锂晶体材料。压电陶瓷材料的使用温度范围一般在-40～150℃，受居里温度影响很难超过400℃，而铌酸锂晶体的压电常数偏低，压电系数d₃₃仅为～20pC/N。本发明采用BiB₃O₆晶体高压电常数晶体切型，有效压电常数可达～40pC/N,在室温到600℃具有较高的温度稳定性。

本发明采用新型压电晶体材料（BiB₃O₆），利用其横向压电常数d₂₁、d₂₃，纵向压电常数d₂₂，和切变压电常数d₁₄、d₁₆、d₂₅、d₃₄、d₃₆的振动模式，提出适用于20～600℃范围内使用的高压电常数晶体切型，有效压电常数值高达～40pC/N，为铌酸锂晶体的2倍，整个温度区间内变化率低于-25%，优于铌酸锂晶体。本发明能够克服压电陶瓷材料使用温度不高，铌酸锂晶体压电常数偏低且温度稳定性较低的问题，适合研制成宽温度范围内使用的压电传感和超声探测元器件。满足高温压电驱动器、换能器和压电传感器等电子元器件的性能和温度稳定性要求，该晶体切型可以使压电驱动器、换能器和压电传感器的使用温度范围有较大的提高（20～600℃），满足国防与民用关键领域对压电晶体材料的要求。

附图说明

图1是本发明的Y切晶片（a）和Y向晶棒（b）的加工示意图及切型与压电物理轴的关系。

图2是本发明中片状晶体切型用于压电元器件的示意图，（a）是立体图，（b）是截面示意图；图3是本发明中环柱状晶体切型用于压电元器件的示意图，（a）是立体图，（b）是截面示意图；其中：1、晶体切型，2、表面镀电极，3、引线。

图4是实施例3中BiB₃O₆晶体横向振动模式下晶体切型在20℃和600℃时阻抗和相角的图谱，纵坐标是阻抗和相角值，横坐标是频率。

图5是实施例3和4中BiB₃O₆晶体YX切型在20～600℃范围内压电常数和机电耦合系数随温度的变化图，纵坐标是压电常数和机电耦合系数，横坐标是温度。

图6是实施例7、8和9中BiB₃O₆晶体YX切型在20～600℃范围内压电常数和机电耦合系数随温度的变化图，纵坐标是压电常数和机电耦合系数，横坐标是温度。

具体实施方式

实验仪器说明：HP4194阻抗分析仪，美国惠普公司生产；准静态d₃₃测试仪，中科院北京声学研究所，型号ZJ-2。

实施例1：BiB₃O₆晶体纵向压电切型

1.制备BiB₃O₆晶体Y向晶片和棒状晶体切型

以BiB₃O₆晶体正的d₂₂的方向取为Y的正方向，物理坐标轴的Y和Z轴平行于结晶轴的b和c轴，物理坐标轴的X轴与Y和Z轴相互垂直并遵循右手螺旋法则。晶体厚度方向为Y，长度方向为X，宽度方向为Z，以X方向按右手螺旋法则旋转α角度，记为(YXl)α。当α=0时的样品切型如图1（a）所示，为Y向片状晶体切型；Y向棒状晶体切型如图1（b）所示。

2.应用

在上述BiB₃O₆切型样品片厚度方向，即图1所示Y方向上镀铂金电极，如图2所示。将镀铂金电极的晶体样品置于准静态d₃₃测试仪上，室温测得压电常数d₂₂数值为～40pC/N。采用谐振法，利用阻抗分析仪，通过测定Y向片状和棒状切型的谐振频率和反谐振频率，测算得到BiB₃O₆晶体Y向切型室温压电常数约为40pC/N，600℃时压电常数接近35pC/N。

重复以上步骤，加工绕X轴旋转特定角度α的BiB₃O₆切型样品，端面镀铂金电极。对旋转角度α为-10°、5°和10°时的切型进行测定，结果证明旋转角度α在-10°<α<10°之间，室温压电常数值可控在30～40pC/N之间。通过谐振法测算高温600℃时旋转切型的压电常数数值在25～35pC/N之间。

实施例2：

如实施例1，所不同的是，制备BiB₃O₆晶体Y向环柱状晶体切型，如图3所示，在样品厚度方向，即图示Y方向上镀铂金电极。采用谐振法，通过测定环柱状晶体切型的谐振频率和反谐振频率，测算得到BiB₃O₆晶体环柱状晶体切型室温下压电常数约为40pC/N，600℃时压电常数约为35pC/N。

重复以上步骤，加工绕X轴旋转特定角度α的BiB₃O₆环柱状晶体切型，端面镀铂金电极。对旋转角度α为-10°和10°时的切型进行测定，结果证明旋转角度α在-10°<α<10°之间，室温压电常数值可控在30～40pC/N之间。通过谐振法测算高温600℃时旋转切型的压电常数数值在25～35pC/N之间。

实施例3：

如实施例1，所不同的是，制备BiB₃O₆晶体Y向圆片状晶体切型，在样品厚度方向，即图示Y方向上镀铂金电极。采用谐振法，通过测定圆片状晶体切型的谐振频率和反谐振频率，测算得到BiB₃O₆晶体圆片状晶体切型室温下压电常数约为40pC/N，600℃时压电常数约为35pC/N。

重复以上步骤，加工绕X轴旋转特定角度α的BiB₃O₆圆片状晶体切型，端面镀铂金电极。对旋转角度α为-10°和10°时的切型进行测定，结果证明旋转角度α在-10°<α<10°之间，室温压电常数值可控在30～40pC/N之间。通过谐振法测算高温600℃时旋转切型的压电常数数值在25～35pC/N之间。

实施例4：

如实施例1，所不同的是，加工BiB₃O₆晶体YX切型，在Y方向两端面上镀钯金电极，使用HP4194阻抗分析仪测定由长度伸缩振动模式压电常数d₂₁激发的频率特性,准确测量室温到600℃温度范围内该振动模式的谐振和反谐振频率，如图4所示。通过谐振频率和反谐振频率计算机电耦合系数k₂₁及压电常数d₂₁随温度的变化。得到BiB₃O₆晶体横向振动模式相应的压电常数温度变化率低于-10%，机电耦合系数温度变化率低于-16%，参见图5所示。

实施例5：

如实施例1，所不同的是，加工BiB₃O₆晶体(YZt)β切型（β=15°），在Y方向两端面上镀钯金电极，使用HP4194阻抗分析仪测定由长度伸缩振动模式压电常数d’₂₃激发的频率特性,准确测量室温到600℃温度范围内该振动模式的谐振和反谐振频率，如图3所示。通过谐振频率和反谐振频率计算机电耦合系数k’₂₃及压电常数d’₂₃随温度的变化，如图5所示。得到BiB₃O₆晶体横向振动模式相应的压电常数温度变化率低于-10%，机电耦合系数温度变化率低于-20%。

实施例6：

如实施例1，所不同的是，加工BiB₃O₆晶体(YZt)β切型（β=60°），在Y方向两端面上镀钯金电极，使用HP4194阻抗分析仪测定由长度伸缩振动模式压电常数d’₂₃激发的频率特性,准确测量室温到600℃温度范围内该振动模式的谐振和反谐振频率。通过谐振频率和反谐振频率计算机电耦合系数k’₂₃及压电常数d’₂₃随温度的变化。得到BiB₃O₆晶体横向振动模式相应的压电常数温度变化率低于-10%，机电耦合系数温度变化率低于-20%。

实施例7：

如实施例1，所不同的是，加工BiB₃O₆晶体(YZt)β切型（β=45°），在Y方向两端面上镀铂金电极，使用HP4194阻抗分析仪测定由长度伸缩振动模式压电常数d’₂₃激发的频率特性,准确测量室温到600℃温度范围内该振动模式的谐振和反谐振频率。通过谐振频率和反谐振频率计算机电耦合系数k’₂₃及压电常数d’₂₃随温度的变化。得到BiB₃O₆晶体横向振动模式相应的压电常数温度变化率低于-12%，机电耦合系数温度变化率低于-18%。

实施例8：

如实施例1，4和5，所不同的是，采用(ZXlt)α/γ切型（α=0°、γ=0°）的面切变振动模式，样品尺寸比例为厚度：宽度：长度=1:6:6,在Z方向两端面上镀钯金电极，使用HP4194阻抗分析仪测定由面切变模式压电常数d₃₆激发的频率特性,准确测量室温到600℃温度范围内该振动模式的谐振和反谐振频率。通过谐振频率和反谐振频率计算机电耦合系数k₃₆及压电常数d₃₆随温度的变化。得到BiB₃O₆晶体，面切变振动模式相应的压电常数温度变化率低于-12%，机电耦合系数温度变化率低于-16%，参见图6所示。

实施例9：

如实施例4-6，所不同的是，采用(ZXlt)α/γ切型（α=15°、γ=0°）的面切变振动模式，样品尺寸比例为厚度：宽度：长度=1:7:7,在Z方向两端面上镀铂金电极，使用HP4194阻抗分析仪测定由面切变模式压电常数d’₃₆激发的频率特性,准确测量室温到600℃温度范围内该振动模式的谐振和反谐振频率。通过谐振频率和反谐振频率计算该切型的机电耦合系数k’₃₆及压电常数d’₃₆随温度的变化。得到BiB₃O₆晶体，面切变振动模式相应的压电常数温度变化率低于22%，机电耦合系数温度变化率低于5%，参见图6所示。

实施例10：

如实施例4-7，所不同的是，采用(ZXlt)α/γ切型（α=0°、γ=0°）的面切变振动模式，样品尺寸比例为厚度：宽度：长度=1:8:8,在Z方向两端面上镀铂金电极，使用HP4194阻抗分析仪测定由面切变模式压电常数d₃₆激发的频率特性,准确测量室温到600℃温度范围内该振动模式的谐振和反谐振频率。通过谐振频率和反谐振频率计算该切型的机电耦合系数k₃₆及压电常数d₃₆随温度的变化。得到BiB₃O₆晶体，面切变振动模式相应的压电常数温度变化率低于20%，机电耦合系数温度变化率低于5%，参见图6所示。

实施例11：

如实施例1，4-8，所不同的是，采用(XYwt)γ/α切型（α=90°、γ=50°）的厚度切变振动模式，样品尺寸比例为厚度：宽度：长度=1:6:6,在Z方向两端面上镀钯金电极，使用HP4194阻抗分析仪测定由面切变模式压电常数d’₁₆激发的频率特性,准确测量室温到600℃温度范围内该振动模式的谐振和反谐振频率。通过谐振频率和反谐振频率计算机电耦合系数k’₁₆及压电常数d’₁₆随温度的变化。得到BiB₃O₆晶体，厚度切变振动模式相应的压电常数温度变化率低于-10%，机电耦合系数温度变化率低于-14%。

实施例12：

如实施例11，所不同的是，还采用(XYwt)γ/α切型（α=90°、γ=50°），样品尺寸比例为厚度：宽度：长度=1:7:7,20～600℃范围内测定其频率随温度的变化，计算并得到压电常数温度变化率低于-10%，机电耦合系数温度变化率低于-14%。

实施例13：

如实施例11，所不同的是，还采用(XYwt)γ/α切型（α=0°、γ=0°），样品尺寸比例为厚度：宽度：长度=1:7:7,20～600℃范围内测定其频率随温度的变化，计算并得到压电常数温度变化率低于4%，机电耦合系数温度变化率低于-11%。

以上压电振子的参数，包括切角范围、不同温度下压电常数的大小列于表1中。数据表明，BiB₃O₆晶体在20～600℃范围内具有很高的机电性能和压电性能温度稳定性，变化率在-28.9%～3.4%之间。

表1.BIBO晶体不同切型压电常数和机电耦合系数对比

Claims (5)

1.一种三硼酸铋高温压电晶体切型，对于单斜晶系的BiB₃O₆晶体，正的d₂₂的方向取为Y的正方向，物理坐标轴的Y和Z轴平行于结晶轴的b和c轴，物理坐标轴的X轴与Y和Z轴相互垂直并遵循右手螺旋法则；晶体厚度记为t，长度记为l，宽度记为w；BiB₃O₆晶体的YX切型、YZ切型或XY切型的晶片切割后，绕X轴旋转一定角度记为α，绕Y轴旋转一定角度记为β，绕Z轴旋转一定角度记为γ；所述的高温压电晶体切型选自下列任一种：

（1）YX切型晶片，绕X轴旋转角度α得到(YXl)α晶体切型，α=0°；该切型的长度伸缩振动模式的室温有效压电常数d₂₁=16.0pC/N；600℃时的有效压电常数d₂₁=14.7pC/N；或者，

（2）YZ切型晶片绕Y轴旋转β角度的晶体切型，β=45°、60°，室温下有效压电常数d₂₃ 分别是12.0 pC/N、15.5pC/N；600℃时的有效压电常数d₂₃ 分别是11.8 pC/N、14.2 pC/N；

所述YZ切型为方形的晶片，两边长之比为m，m ≤1.5；或者，

（3）XY切型晶片绕Z轴旋转γ角度，然后绕X轴旋转α角度，所述γ=0°、α=0°，样品尺寸比例为厚度 ：宽度 ：长度 =1:7:7， 室温下有效压电常数d₁₆=11.8 pC/N，600℃时的有效压电常数d₁₆=12.2 pC/N；

或者所述γ=50°、α=90°，样品尺寸比例为厚度 ：宽度 ：长度 =1:6:6或1:7:7， 20～600℃范围内测定其频率随温度的变化，所获得的晶体切型压电常数温度变化率低于-10%。

2.如权利要求1所述的三硼酸铋晶体切型，其特征在于所述面切变振动模式的晶体切型中，所述YX切型或YZ切型为正方形或近似正方形的晶片，两边长之比m =1或近似为m=1。

3.如权利要求1所述的三硼酸铋晶体切型，其特征在于所述BiB₃O₆晶体不同方向的切型加工成长方片状、圆片状、柱状或环柱状。

4.权利要求1-3任一项所述的三硼酸铋晶体切型的应用，用作压电换能器、压电驱动器、压电传感器件和/或超声探测元器件，可在20~600^oC范围内稳定工作。

5.如权利要求4所述的三硼酸铋晶体切型的应用，方法如下：

将所述BiB₃O₆晶体切型加工成长方片状、圆片状、柱状或环柱状；长方片状或圆片状切型的厚度方向为施加电场方向，柱状或环柱状切型的高度方向为施加电场方向，在施加电场方向的两表面上镀铂金电极、铱金电极或钯金电极，电极外接引线；晶体切型、电极和引线整体构成压电元器件。