DE1416068A1 - Vorrichtung mit piezoelektrischem Kristall - Google Patents

Description

piezoelektrisch

Di· Erfindung betrifft eine Torrichtung «it al· Diokeneohwiager wirkendes» dureh «in au den Elektroden senkrechte« yeld erregte« pltsoelektriaoiie« Kristall·

Di· In den et*blltnO*aillatoren Terweiideten pieBoeltktriaohea Irietalle werden durch Ket*lliaieren der iaektroden »in ihrer Trequena* der HennXrequen* »ehr atark angenähert "abgeetiaat¹¹, d. h., al· werden so »ugeechnitten, dal al· eine der Torgeeenri·«- *9Λ*η Vefmfrequexut angenäherte Sonwingfrequejae haben, worauf sie duroh Hnalllsierung in der V·!·· »it Elektroden uberaogem werden» AsJI sie eine dieser Veanfreqtteiis noch welter angeriMherte 8ohwl2igungafrequesa haben. D«« Bienen auf die genaue Yrequeui «rfalgt mit Hilf· von dea Irietall augeordneten Mittel*. Üblioherwei·· siAUalt «an aa dea Iristall in fieilM eüMn DreJ*- kondensator am» <«r «in· geringe Yerlnderung der yreqmem* ermöe-. Heut» Um« Drehkendeewter dient in iw folg· war rrer des Tre%a«nsgamg« infeig· d«r Alterung dwr Kristall·.

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9er Gütefaktor der Kristall· und insbesondere der in den stabilen Ossillatoren verwendeten Quarse muß aBgllohst hooh eein, damit Ais Frequen* nicht durch die möglichen Veränderungen der Parameter der Erregerkreise beeinflußt wird«

Bei Verwendung von als Biekensohwinger wirkenden Quarsen bieten sieh swei Möglichkeiten sun Brsielen eines hohen Gütefaktors Qs

1. Man kann den Kristall durch /su seiner größten Oberfläche senkrecht gerichtetes Feld erregen, indem man kreisförmige, auf den beiden großen Oberflächen au diesen parallel und konsentrlsoh angeordnete Elektroden verwendet, woraus sich für den dem Kristall äquivalenten elektrischen Kreis niedrig· Xnduktanswerte ergeben. Zum Brsielen einee hohen Q-faktors muß der Widerstand äußeret klein sein, wodurch dl· Anpassung der Impedanzen schwierig wird· Außerdem ist infolge der geringen Induktivität dieser Kristall· di· Veränderung der irequens aufgrund des Zusohaltene sin·· mit dem Kristall in Reihe liegenden Kondensators groß.

2· Msn kann auch den Kristall durch ein su seiner großen Oberfläche parallelee Feld erseugen. 91··· Art der Erregung ftUört su hohen Induktivitäten und auoh au hohen Widerständen. Sa die Induktivität der durch «in su ihrer großen Oberfläche parallelee leid erregten Kristall· hooh 1st, 1st die veränderung der Trequens Auren Susohalten «In·· mit dem Kristall teilt· liegenden Kondensators gering*

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Die ^raxij» zeigt, daß es bein Erregen eines als Diokenschwinger wirkenden Quarzes mittels eines au seiner großen Oberfläche senk» rechten Feldes für einen Kristall von 1 HHz schwierig ist, den Gütefaktor 6·10 zu übertreffen. Bei Erregen durch ein paralleles Feld und für die gleiche Frequenz ist es durch Verwendung eines breiten Zwischenraumes zwischen den Elektroden möglich, den Wert des Gütefaktors su verdoppeln und 12*10 sogar zu übertreffen.

Sie Verwendung von durch ein zu den Elektroden parallel» Feld erregten Kristallen mit einem Gütefaktor von über 10*10 bei einer Frequenz In der Größenordnung von 1 HHz bereitet Schwierigkeiten, da infolge der sehr hohen Induktivität die Veränderung der Frequenz Infolge des Klnsohaltens eines mit den Kristall In Reihe liegenden Kondensators sehr gering wird, d. h. In der Größenordnung eines Bruchteiles von 1 MHz liegt.

der Erfindung ist die Herstellung von als Dickensohwinger wirkenden Kristallen, die durch ein zu den Elektroden senkrechte« Feld erregt werden und eine Induktivität aufweisen, die zwischen den Induktivitäten der Kristalle der gleichen äohwingungsart Mit vollen metallisierten Elektroden und den Induktivitäten der durch ein su den Elektroden paralleles Feld erregten Kristalle der gleichen Schwingungeart liegt.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zur grüßten Oberfläche des Kristalls parallelen Elektroden kreisförmig sind und einen zentralen, nicht metallisierten Abschnitt einschließen.

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Bekanntlich 1st die Induktivität der durch das senkrechte feld erregten Quarse eine uagekehrte funktion der Metallisierten Oberfläche. Auch ist bekannt« dai der Widerstand bei Verringerung der Metallisierten Oberfläche sunlMMt, was au einen Absinken des Gütefaktors Q führt.

Wenn Man, atatt den Durchmesser der in den Mitten der grölen Oberflächen des Kristalls angeordneten Xlektroden stt verringern, von der Kitte ausgehend die nioht Metallisierte Oberfläche vergrößert, wobei der verbleibende Best der Oberfläche« natürlich Mit AuanahMe der üohaalseite des Kristalls sum Verkleinern eines Kurseohlussee, Metallisiert iet, verhält sich die Lage umgekehrt» der OUtefaktor erhöht sioh Mit der Zunahme der nicht Metallisierten Oberfläche, d. h. Mit Erhöhung der Induktivität.

Sie Erhöhung der Induktivität Infolge der Zunahme der nicht metallisierten Oberfläche wird von der Mitte augehend lamer schneller. Auch der Widerstand nimmt tu, jedoch ist diess Zunahme so« das das Verhältnis InduktivitätAiderstand ständig wächst« woraus sieh eine Erhöhung des Gütefaktors Q ergibt.

Sie Zeichnung stellt beispielsweise jedoch nicht beschrankend verschiedene Ausfuhrungsforaen sines als Diokensohwinger wirkendem« durch ein au seiner groien Oberfläche senkrechtes feld erregten Kristalls dar· Ea seigern

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Pig. 1 ein· Draufsicht auf «inen llnsenfurmigen Quere,

iig. 2 einen Profllschnitt desselben Quarses und fig· 3 und 4 ebenfalle eine Draufsicht bsw· einen Profilsohnitt einer Quarsachelbe «it parallelen und abgeschrägten flächen.

Der linsenfurMige Quars nach Fig. 1 und 2 ist mit 1 beseiohnet· Me gestrichelte Fläche 2 nach Hg. 1 und der starke Strich naeh Fig. 2 stellen die ringförmigen Elektroden beiderseits Ass Kristalls dar. Der sentrale Abschnitt 3 ist nicht Metallisiert· .außerdem sind Mindestens svei kleine Flächen 4 und 5 in der Iahe der üohaalaeite des Kristalls nicht metallisiert - 4 ist dis Oberseite und 5 die Unterseite - * und diese Abschnitte dienen aur Befestigung der Klauen in der Veiee, daß je Befestigung den Kontakt eit einer £lekt*o*enfläohe herstellt· Vie au· yig. 1 und 2 ersichtlich» endet die Hetallisfcrung der Elektroden sehr nahe des Sanftes 6 svecks Vermeidung eines Kurssohlttsses swieohea «en Elektroden entgegengesetster Polarität.

Venn der Quars durch mehr als mwei Klauen befestigt wird, ist die I Ansah! der kleinen» nicht «etallieierten Släohen» vie beiepielsveiss 4 und 5» gleich der ^A»w*tl der Befestigungsklauen. Das Einstellen der gewünschten Induktivität erfolgt durch Yeräadern des Durobjeeseere A der sentralen» nicht Metallisierten ObeAäohe.

In Fig· 3 und 4 seselehnen gleiohe, jedoch susätslieh Mit

Strioh Yereeheme Besugesiffem die gleichen feile wie la fig· 1 ! und 2. AttferdeM beseiehaet 7* die Abeehrägungen der Qaarssehclb·

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Diese Scheibe 1* Mit parallelen und abgesohrtgten Flieh· let la •iner ähnlichen Vela· vi· die Lin*· naoh fig· 1 und 2 eatallieiert uit der Ausnahme, dafl di· in d«r Kitt· freibleibende, nieat metallieiert· Pläch· 5* Rechteokiore hat und ihr· Seit*» X und h su d«a Aoheen IZ und S*Z* parallel T«rlauf*n, wobei di· eich τβη der BlohtunÄ 2 d*roh «in· Dr*hu»e üb di· Aoha· XX ua «ln«tt für den betreffenden bchnitt, ■. B. den Schnitt AT, ch*r*Jrteri»ti*c&m Winkel herleitende Richtung ait X* beeeiohnet ist.

Di· Erhöhung der Induktivität «rsielt «an durch V*rgröler«nf der Läng· 1 de· Rechtecke oder seiner Breit· h oder doreh gl«iefe- «eitige YergröBerung τοη 1 und h. Vor so« «weise IMJt m dem Schnittpunkt der DlagonaleJt de» fi^cAteoke »it der Mitt· der Quar·» ■ohaibe BttauuaenfaXlen.

S· »ei be*erkt, dal di· JNtxm der nicht aetallieiertea

der Mitt· der Quaraacheibe andern al· krelafürmi« od«r reohteekig ••in kann· Weeentlioh ist₉ dal dar Mitte*a»aoimitt d·· Kriatall· nicht aetalliaiert iat, wodurch di· DaMpfun*- auigrwaA der T«rluet· duroÄ Heibun« in der Metallschicht Terrlagert wird«

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Claims (5)

Pt t tat a aa ρ r tt a a e t

1. Yorrl«httnif «it «la Biekeaaelnriiiger vlrkaadea und durch «In sm dan Ilektreien aankraahtaa VaId errefftea pieaoelaktriaohaa Krlatall, dad«rea gakaMuaialuat, da· dia aur «rt51t«n Oaarflftaht

(2) daa Erlatftlla (1) parallalaa Elektroden kralafuni« aua«aaildat alad und «Inen santralan, nicht aatalllalartaa Aaaetaltt

(3) aiiiseAllaBam.

2· Torriohtunc nach Anspruch 1, dadurch £#k«nnx·lohnet, daS dia crolafi nilaliaa (2) daa Criatalla (1) swaoka Bildung dar Elektroden alt Auanahae daa Mlttenmbeohnitte (3) und einea eehaalea parlpkaraa atreifene nahe dar öohmaleeite (6) daa Irletmlla (1) sveoka Yeraeidun« elnea Kursaohluaaea sviaohan dan Slaktradaa aateageacaeatstar Polarität a«X Ihrer cansan Oaarfllolia aataailalart alnd.

5. Yerrltfhtva« naeh Aaaaxmaa 1_f dadorah eekesnaelohnet» daS dia nloht aetallialerte VUaaa (J) la dar Kitte daa KrlataUa (1) _ω krelafOral« aaacaaUdat lat.

ο 4· Vorrichtung naoh ioieprmoh 1» dadurch gekenne*lohnet, dal dia ο nicht aatalllaierte Tläohe (3») in der Mitte daa Irietalle J reekteokl« auacebildet lat«