DE2344892B1 - Piezoelektrischer Schwinger - Google Patents

Description

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Eigenwiderstand Re ist normalerweise vernachlässig- gesetzten Temperaturkoeffizienten aufweist. Da der

bar klein. Teilwiderstand Rq in diesem Beispiel einen positiven

Der Verlustwiderstand R 1 besitzt einen Tempera- Temperaturkoeffizienten aufweist, ist ein Elektroden-

turgang, das heißt, sein Widerstandswert ist von der material mit negativem Temperaturkoeffizienten zu

Höhe der Temperatur des Schwingers abhängig. Der S wählen. Als Elektrodenmaterial kann beispielsweise

Temperaturgang wird durch den Temperaturkoeffi- Tantalnitrid verwendet werden. Die Elektroden 2

zienten ausgedrückt. Dieser kann z. B. +2 % pro werden im allgemeinen aufgedampft. Tantalnitrid hat

⁰C betragen. Für den Temperaturgang des Verlust- einen durch den Aufdampfprozeß bestimmbaren

Widerstandes R1 ist die Änderung des Teilwiderstan- Temperaturkoeffizienten, der von negativen bis zu

des Rq bei Temperaturschwankungen verantwortlich. io positiven Werten steuerbar ist. Man kann daher bei

Gemäß der Erfindung können die relativen Elektroden aus Tantalnitrid den Temperaturgang der Schwankungen des Widerstandes bei Temperaturän- Elektroden dem des Teilwiderstandes Rq anpassen derungen dadurch verringert werden, daß der Ver- und weitgehend ausgleichen. Bei dieser Art des Auslustwiderstand R 1 vergrößert wird, indem der elek- gleiches ist gegenüber der vorstehend genannten trische Eigenwiderstand Re der Elektroden 2, der 15 Möglichkeit noch von Vorteil, daß der Verlustwiderüber der Temperatur konstant ist, vergrößert wird. stand R 1 in seinem Absolutwert nicht so groß wird. Der Eigenwiderstand Re der Elektroden 2 nimmt da- Für die Elektroden 2 kann als Material auch ein bei einen am Gesamtwert des Verlustwiderstandes Cermet gewählt werden. Beispielsweise können die nicht mehr vernachlässigbaren Anteil an. Wenn die Elektroden aus CrSiO bestehen.

Verringerung der relativen Änderung des Verlust- 20 Die Veränderung der geometrischen Form der Widerstandes über der Temperatur noch weiter ge- Elektroden 2 kann dadurch geschehen, daß beispielstrieben werden soll, wird der Eigenwiderstand Re so- weise die Elektroden durch Einschnitte eine gar einen großen Anteil am Gesamtwert des Verlust- mäanderförmige Gestalt erhalten. Auch ist es durch Widerstandes R1 aufweisen. Zwar steigt hierdurch diese Maßnahmen möglich, die bei der Fertigung der Absolutwert des Verlustwiderstandes R1 an, 25 auftretenden Streuungen der Temperaturabhängigaber das Verhältnis aus dem Widerstandswert bei er- keit des Widerstandes Rq auszugleichen. Dazu wird höhter Temperatur und bei niedriger Temperatur ist nach einer Messung des Restfehlers der Eigenwiderkleiner geworden. stand Re der Elektroden entsprechend dem Ergebnis

Durch die Wahl des Materials mit geeignetem spe- der Messung abgeglichen.

zifischen Widerstand und durch Variation der Dicke 30 Der erfindungsgemäße piezoelektrische Schwinger der Elektroden lassen sich beispielsweise verschie- kann z. B. als Längsdehnungsschwinger in vorteilhafdene Werte für den Verlustwiderstand erzeugen. Der terweise in Filtern eingesetzt werden. Sein gegenübergewünschte Wert des Eigenwiderstandes Re ist auch bei bekannten Längsdehnungsschwingern etwas erdurch Verändern der geometrischen Form der Elek- höhter Verlustwiderstand ruft zwar eine größere troden 2 abgleichbar. 35 Grunddämpfung des Filters hervor, diese kann aber

Soll der Temperaturgang des Verlustwiderstandes leicht durch die nachfolgende Verstärkerstufe wieder

R 1 völlig ausgeglichen werden, so ist für die Elek- ausgeglichen werden. Wegen des fehlenden Tempera-

troden 2 ein Material zu wählen, das einen zum Tem- turganges des Verlustwiderstandes kann aber auf zu-

peraturkoeffizienten des Widerstandes Rq entgegen- sätzliche Ausgleichsschaltmittel verzichtet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

COPY

Claims (8)

1 2 den kann. Da der Wert des Verlustwiderstandes je- Patentansprüche: doch von der Temperatur abhängig ist, ergibt sich bei Temperaturänderungen auch eine Änderung der

1. Piezoelektrischer Schwinger, insbesondere Grunddämpfung des Filters. Zum Ausgleich dieser Längsdehnungsschwinger, der auf den gegenüber- S Änderung der Grunddämpfung können Regelschalliegenden großen Flächen Elektroden zur Erre- tungen eingesetzt werden.

gung der mechanischen Schwingung durch elek- Zum Ausgleich des Temperaturganges des Vertrische Felder aufweist, dadurch gekenn- lustwiderstandes eines piezoelektrischen Schwingers zeichnet, daß zur Verringerung der Tempe- ist es aber auch bekannt, daß in Reihe zum piezoraturabhängigkeit des Verlustwiderstandes (Rl) io elektrischen Schwinger eine Brückenschaltung liegt, der Eigenwiderstand (Re) der Elektroden (2) die temperaturabhängige Widerstände aufweist einen gegenüber dem Gesamtwert des Verlust- (deutsche Auslegeschrift 1294 492). Derartige Maßwiderstandes (R 1) nicht vernachlässigbaren Wert nahmen erfordern zusätzliche Schaltmittel zum Ausaufweist, gleich des Temperaturganges und vergrößern nicht

2. Piezoelektrischer Schwinger nach An- 15 nur den Raumbedarf für den Filter, sondern verursaspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil chen auch höhere Kosten.

des Eigenwiderstandes (Re) der Elektroden (2)

am Gesamtwert des Verlustwiderstandes (Rl) Autgabe

groß ist. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den

3. Piezoelektrischer Schwinger nach An- so Temperaturgang des Verlustwiderstandes von piezospruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrischen Schwingern auf einfache Art auszuglei-Temperaturkoeffizient des Eigenwiderstandes chen.

(Re) der Elektroden (2) entgegengesetzt dem Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den in den

Temperaturkoeffizienten jenes Teilwiderstandes Ansprüchen angegebenen Mitteln.

(Rq) ist, der zusammen mit dem Eigenwiderstand 25

(Re) den Verlustwiderstand (R 1) ergibt. Vorteile

4. Piezoelektrischer Schwinger nach An- Die Vorteile bestehen nicht nur in der Vermeidung spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elek- von zusätzlichen Schaltmitteln, sondern auch im sehr troden (2) aus Cermet bestehen. guten Temperaturgangausgleich, da die Elektroden

5. Piezoelektrischer Schwinger nach An- 3° und das Material des Schwingers immer die gleiche spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elek- Temperatur aufweisen.

troden (2) aus Tantalnitrid bestehen.

6. Piezoelektrischer Schwinger nach einem der Beschreibung der Erfindung
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

der gewünschte Wert des Eigenwiderstandes (Re) 35 Die Erfindung wird nachstehend an Hand von durch Verändern der geometrischen Form der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Elektroden (2) abgleichbar ist. F i g. 1 einen Längsdehnungsschwinger in perspek-

7. Piezoelektrischer Schwinger nach An- tivischer Darstellung,

spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elek- F i g. 2 ein Ersatzschaltbild des Längsdehnungs-

troden durch Einschnitte eine mäanderförmige 40 schwingers gemäß F i g. 1 und

Gestalt erhalten. F i g. 3 ein etwas geändertes Ersatzschaltbild.

8. Piezoelektrischer Schwinger nach An- In F i g. 1 ist ein bekannter piezoelektrischer spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch Längsdehnungsschwinger dargestellt, der eine rechtnachträgliches Bearbeiten der Einschnitte der eckige Quarzplatte 1, je eine auf den gegenüberlie-Eigenwiderstand (Re) abgeglichen wird. 45 genden großen Flächen angebrachte Elektrode 2 und

Anschlußdrähte 3 aufweist. Der Schwinger ist in einem nicht dargestellten Gehäuse in bekannter Art

angeordnet.

In Fig.2 ist das elektrische Ersatzschaltbild des 50 bekannten piezoelektrischen Schwingers gezeigt, das

Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen aus einer Kapazität C1, einer Induktivität L1, einem Schwinger, insbesondere einen in Filtern eingesetzten Verlustwiderstand R1 und einer weiteren Kapazität Längsdehnungsschwinger, der auf den gegenüberlie- CO besteht. Im Verlustwiderstand R1 sind alle Vergenden großen Flächen Elektroden zur Erregung der luste des Schwingers zusammengefaßt, z. B. die Reimechanischen Schwingung durch elektrische Felder 55 bungsverluste im Quarzmaterial, die Aufhängungsaufweist. Verluste, die Verluste aus der Viskosität des umge-

, benden Gases, — dieser Anteil entfällt bei Unterstand der lecnmk bringung in einem evakuierten Gehäuse —, und die

Piezoelektrische Längsdehnungsschwinger beste- Verluste aus dem elektrischen Widerstand der Elekhen gewöhnlich aus rechteckigen Platten aus Quarz 60 troden.

und weisen an ihren gegenüberliegenden großen Flä- Wie in F i g. 3 vereinfacht dargestellt, kann man chen Elektroden zur Erregung des Schwingers auf. sich den Verlustwiderstand Rl in zwei Teilwider-Derartige Schwinger sind allgemein bekannt. Wenn stände aufgeteilt vorstellen. In dem einen Teilwiderdiese Längsdehnungsschwinger beispielsweise in FiI- stand Rq sollen dabei die vorstehend zuerst genanntem eingesetzt werden, so ist die Grunddämpfung 65 ten Verluste zusammengefaßt sein und der andere des Filters vom Verlustwiderstand des Schwingers Teilwiderstand soll den durch den elektrischen abhängig, wobei die Grunddämpfung von der nach- Eigenwiderstand R_e der Elektrode 2 gebildeten Teil folgenden Verstärkerstufe wieder ausgeglichen wer- des Verlustwiderstandes R1 darstellen. Dieser