DE3718486A1

DE3718486A1 - Piezokeramik und elektroakustischer wandler unter verwendung einer piezokeramikfolie aus der piezokeramik

Info

Publication number: DE3718486A1
Application number: DE19873718486
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Lubitz; Jutta Mohaupt; Wolfram Dipl Phys Wersing
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-06-02
Filing date: 1987-06-02
Publication date: 1988-12-15
Anticipated expiration: 2007-06-03
Also published as: DE3718486C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Piezokeramik, insbesondere für hocheffektive Piezokeramikfolien und einem elektroakustischen Wandler, insbesondere für Telefone, unter Verwendung einer Piezokeramikfolie aus der Piezokeramik.

Elektroakustische Wandler können unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effekts mit Piezokeramikfolien aufgebaut werden und werden insbesondere in der Telefontechnik eingesetzt. Im Zweischichtverbund aufgebaute elektroakustische Wandler bestehen aus einer Metallmembran, auf die auf einer Seite eine Piezokeramikfolie aufgebracht ist. Im Drehschichtverbund aufgebaute elektroakustische Wandler bestehen aus einer Metallmembran, auf die beidseitig eine Piezokeramikfolie aufgebracht ist. Der kostengünstigere Zweischichtverbund hat gegenüber dem Dreischichtverbund den Nachteil der geringeren Empfindlichkeit und benötigt daher bei vielen Anwendungen das Zuschalten eines Verstärkers. Die bekannten Standard-Piezokeramiken haben aufgrund ihres chemischen Aufbaus begrenzte piezoelektrische Eigenschaften. Verbesserte piezoelektrische Eigenschaften besitzen die sogenannten Komplexkeramiken, die in zahlreichen Zusammensetzungen bekannt sind. Diese zeigen aber als Folge ihrer stark erniedrigten Curietemperatur ein verschlechtertes Verhalten ihrer Eigenschaften bei Alterung und im Temperaturgang.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Piezokeramik anzugeben, die verbesserte Eigenschaften hat und einen hochempfindlichen elektroakustischen Wandler in Zwischenschichttechnik anzugeben mit einfachem und kostengünstigem Aufbau.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Piezokeramik, die die Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufweist und einem elektroakustischen Wandler, der die Kennzeichen des Patentanspruchs 3 aufweist. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Besondere Vorteile der Erfindung sind, daß die piezoelektrischen Eigenschaften der Piezokeramik und die Bezugsdämpfung des elektroakustischen Wandlers ein verbessertes Alterungsverhalten und einen verbesserten Temperaturgang zeigen. Dies wird erreicht durch eine Komplexkeramik, die zusätzlich Fe bzw. Mn enthält. Der Gehalt an Fe bzw. Mn ist gerade so groß, daß unerwünschte Auswirkungen wie die Reduzierung der Permittivität und der Kopplung bzw. das Ansteigen der Güte weitgehend vermieden sind.

Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Fig. 1 und Fig. 2 wird die Erfindung weiter erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen elektroakustischen Wandler z. B. für eine Telefonhörkapsel, der im Zweischichtverbund aufgebaut ist. Der Wandler enthält eine kreisförmige Metallmembran 1. Auf einer Seite der Metallmembran befindet sich eine kreisförmige Piezokeramikfolie 2. Die Piezokeramikfolie 2 besitzt auf der Ober- und Unterseite elektrische Anschlüsse 5 und 6 mit dünnen Metalldrähten. Die Piezokeramikfolie hat die Zusammensetzung

Pb_1-3/2uBi_u{Ti_(l-x-v-w)Zr_x(Ni_1/3Nb_2/3)_v(Me_1/3Nb_2/3)_w}O₃

wobei Me für Mn oder Fe steht. Für die Anteile u, v, w, x gelten die Wertebereiche:

0 u 0,05, 0,25 v 0,4, 0,005 w 0,2 und 0,2 x 0,35.

Fig. 2 zeigt den Schnitt II-II des elektroakustischen Wandlers 2 aus Fig. 1. Die Piezokeramikfolie besitzt Metallisierungen 3 und 4 z. B. aus Silber auf der Ober- und Unterseite. Die elektrischen Anschlüsse 5 und 6 sind auf den Metallisierungen 3 und 4 angebracht. Der mechanische und elektrische Kontakt der Piezokeramikfolie 2 über die Metallisierung 4 mit der Metallmembran 1 wird nicht durch den elektrischen Anschluß 6 beeinträchtigt.

Claims

1. Piezokeramik, insbesondere für hocheffektive Piezokeramikfolien, dadurch gekennzeichnet, daß ihre chemische Zusammensetzung Pb_1-3/2uBi_u{Ti_(l-x-v-w)Zr_x(Ni_1/3Nb_2/3)_v(Me_1/3Nb_2/3)_w}O₃ist, wobei für Me für Mn oder Fe steht.

2. Piezokeramik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Anteil u gilt:nur 0 u 0,05, für den Anteil v gilt:0,25 v 0,4 für den Anteil w gilt:0,005 w 0,2 für den Anteil x gilt:0,2 x 0,35.

3. Elektroakustischer Wandler insbesondere für Telefone unter Verwendung einer Piezokeramikfolie (2) aus einer Piezokeramik nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallmembran (1) vorgesehen ist, auf der auf einer Seite die Piezokeramikfolie (2) aufgebracht ist.