JPH05251977A - 圧電デバイス - Google Patents

圧電デバイス

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JPH05251977A
JPH05251977A JP4045765A JP4576592A JPH05251977A JP H05251977 A JPH05251977 A JP H05251977A JP 4045765 A JP4045765 A JP 4045765A JP 4576592 A JP4576592 A JP 4576592A JP H05251977 A JPH05251977 A JP H05251977A
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JP
Japan
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piezoelectric
substrate
actuators
piezoelectric element
drive voltage
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JP4045765A
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Shoichi Kishi
正一 岸
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は圧電デバイスに関し、周波数特性を効
果的に可変し得るデバイスの提供を目的とする。 【構成】圧電基板8及びこの基板8上に形成された電極
10からなる圧電素子12を、圧電アクチュエータ14
A及び14Bにより支持基板16に支持し、圧電アクチ
ュエータ14A及び14Bの一方は伸び他方は縮むよう
にこれらに駆動電圧を与え、この駆動電圧を変化させる
ことにより圧電素子12の周波数特性を変化させるよう
にして構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は圧電デバイスに関する。
電子機器の分野においては、一定周波数の信号を得る場
合等に、圧電材料からなる基板上に電極を形成して基板
の機械的振動により所定の電気的特性を得るようにした
圧電デバイスが使用されることがある。この種の圧電デ
バイスは、基板表層を伝搬する弾性表面波を用いたもの
と、基板内部における厚み滑り振動を用いたものとに大
別され、用途に応じて使い分けられている。圧電デバイ
スの電気的特性のうち周波数特性を可変し得るとすれば
周波数可変型の発振器等を構成する上で極めて有用であ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、厚み滑り振動を利用した圧電デバ
イスとしては、水晶やLiTaO3 等の圧電材料からな
る基板の表面及び裏面に電極を設けてなる厚み滑り振動
子やモノリシッククリスタルフィルタ(MCF)が知ら
れている。
【0003】また、弾性表面波を利用した圧電デバイス
としては、圧電材料からなる基板の表面に櫛歯状電極を
設けてなる弾性表面波共振子や弾性表面波フィルタが知
られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来、圧電デバイスの
周波数特性は可変し得なかったので、例えば周波数可変
型の電圧制御発振器(VCO)を構成する場合には、電
気的に発振周波数を可変するための可変容量素子等が必
要となっており、装置が複雑になるという問題があっ
た。
【0005】このような点に鑑み、我々は先に、図8に
示すような圧電デバイスを提案した(特願平3−224
018号)。この圧電デバイスは、圧電材料からなる基
板1上に電極2を形成し、基板1の機械的振動により所
定の電気的特性を得るようにした圧電デバイスにおい
て、印加電圧に応じてその少なくとも一方向の長さが変
化するような圧電アクチュエータ3により基板1に歪み
を与え、印加電圧に応じて周波数特性を可変し得るよう
にしたものである。
【0006】しかし、この圧電デバイスにおいては、圧
電アクチュエータ3の寸法変化を効果的に基板1に伝え
ることができず、印加電圧の単位変化に対する周波数特
性の変化量が必ずしも大きくないという問題があった。
【0007】本発明の目的は、周波数特性を効果的に可
変し得る圧電デバイスの提供を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電デバイスの
第1の構成は、圧電基板及び該基板上に形成された電極
からなる圧電素子を、その表面及び裏面のうちの一方の
面の両端部にて第1及び第2の圧電アクチュエータによ
り支持基板に支持し、該第1及び第2の圧電アクチュエ
ータの一方は伸び他方は縮むように該第1及び第2のア
クチュエータに駆動電圧を与え、該駆動電圧を変化させ
ることにより上記圧電素子の周波数特性を変化させるよ
うにしたものである。
【0009】本発明の圧電デバイスの第2の構成は、圧
電基板及び該基板上に形成された電極からなる圧電素子
を、その表面及び裏面のうちの一方の面の中央部にて圧
電アクチュエータにより、上記一方の面の両端部にて第
1及び第2のブロックにより支持基板に支持し、上記圧
電アクチュエータに与える駆動電圧を変化させることに
より上記圧電素子の周波数特性を変化させるようにした
ものである。
【0010】本発明の圧電デバイスの第3の構成は、圧
電基板及び該基板上に形成された電極からなる圧電素子
を、その表面の端部にて第1の圧電アクチュエータによ
り、その裏面の上記端部と反対側の端部にて第2の圧電
アクチュエータにより、互いに平行な上部内壁及び下部
内壁を有する筐体の該上部及び下部内壁に支持し、上記
第1及び第2の圧電アクチュエータが同方向に伸縮する
ように該第1及び第2の圧電アクチュエータに駆動電圧
を与え、該駆動電圧を変化させることにより上記圧電素
子の周波数特性を変化させるようにしたものである。
【0011】本発明の圧電デバイスの第4の構成は、圧
電基板及び該基板上に形成された電極からなる圧電素子
を、その表面及び裏面のうちの一方の面の両端部にて第
1及び第2の圧電アクチュエータにより、該一方の面の
中央部にてブロックにより支持基板に支持し、上記第1
及び第2の圧電アクチュエータが同方向に伸縮するよう
に該第1及び第2の圧電アクチュエータに駆動電圧を与
え、該駆動電圧を変化させることにより上記圧電素子の
周波数特性を変化させるようにしたものである。
【0012】本発明の圧電デバイスの第5の構成は、圧
電基板及び該基板上に形成された電極からなる圧電素子
を、その表面の両端部にて第1及び第2の圧電アクチュ
エータにより、その裏面の中央部にて第3の圧電アクチ
ュエータにより、互いに平行な上部内壁及び下部内壁を
有する筐体の該上部及び下部内壁に支持し、該第1、第
2及び第3の圧電アクチュエータが同方向に伸縮するよ
うに該第1、第2及び第3のアクチュエータに駆動電圧
を与え、該駆動電圧を変化させることにより上記圧電素
子の周波数特性を変化させるようにしたものである。
【0013】
【作用】本発明によると、支持基板や筐体を用いて圧電
基板と圧電アクチュエータを特定の形態に配置している
ので、圧電アクチュエータの寸法変化を効果的に圧電基
板に伝えることができるようになり、印加電圧の単位変
化に対する周波数特性の可変量が増大する。
【0014】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図7は本発
明の実施に使用することができる圧電アクチュエータの
構成例を示す図である。この圧電アクチュエータは、圧
電薄膜2を多数積層し、これらの間に第1電極4及び第
2電極6を交互に介在させて構成される。各圧電薄膜2
は、単位印加電圧当りの変形量が最も大きくなる方向が
積層方向と一致するようにされている。
【0015】この構成によると、第1電極4と第2電極
6の間に適当な駆動電圧を印加し、この駆動電圧を変化
させることにより、その変化量に応じて圧電薄膜積層方
向(図中の矢印方向)の長さを効果的に変化させること
ができる。
【0016】図1(A)は本発明の第1の構成の実施例
を示す圧電デバイスの側面図である。水晶、LiTaO
3 等からなる圧電基板8の表面には櫛歯状の電極10が
形成されており、これにより弾性表面波共振子として機
能する圧電素子12が構成されている。
【0017】圧電素子12は、電極が形成されていない
側の両端に固着された圧電アクチュエータ14A及び1
4Bを介して支持基板16上に支持されている。圧電ア
クチュエータ14A及び14Bにおける圧電薄膜の積層
方向は、圧電基板8の厚み方向(図1(A)における上
下方向)に設定されている。
【0018】圧電アクチュエータ14A及び14Bにお
いては、第1電極4と第2電極6(図7参照)の間に与
える駆動電圧の正負に応じて圧電アクチュエータが伸び
るか或いは縮むかが決定される。
【0019】本実施例においては、図1(B)に示すよ
うに、2つの圧電アクチュエータの一方は伸び他方は縮
むように駆動電圧を与え、この駆動電圧の変化に応じて
圧電素子12の周波数特性を変化させるようにしてい
る。こうすると、圧電アクチュエータへの駆動電圧の単
位変化に対する圧電素子12の撓み量が従来のほぼ2倍
になるので、効果的に周波数特性を変化させることがで
きる。
【0020】図2(A)は本発明の第2の構成の第1実
施例を示す圧電デバイスの側面図である。図1乃至図7
において実質的に同一の機能をなす部材については同一
の部材番号を付し、当該部材が複数ありそれらの機能を
区別する必要がある場合には当該番号の後に別々のアル
ファベット記号を与える。
【0021】この実施例では、圧電素子12は、電極が
形成されていない側の両端部に固着されたブロック18
A及び18Bと同じく電極が形成されていない側の中央
部に固着された圧電アクチュエータ14を介して支持基
板16上に支持されている。ブロック18A及び18B
は圧電アクチュエータ14と同等の形状を有する。ま
た、圧電アクチュエータ14における圧電薄膜の積層方
向は、圧電基板8の厚み方向(図2(A)における上下
方向)に設定されている。
【0022】この構成によっても、図2(B)に示すよ
うに、圧電アクチュエータ14に与える駆動電圧を変化
させることにより圧電素子12を変形させて、その周波
数特性を変化させることができ、その場合における駆動
電圧の単位変化に対する周波数特性の変化量は従来に比
べてほぼ2倍になる。
【0023】図3(A)は本発明の第2の構成の第2実
施例を示す圧電デバイスの側面図である。この実施例で
は、圧電素子12は、電極が形成されていない側の中央
部に固着された圧電アクチュエータ14Aと、同じく電
極が形成されていない側の両端部に固着された圧電アク
チュエータ14B及び14Cを介して支持基板16上に
支持されている。即ち、圧電アクチュエータ14B及び
14Cが図2の第1実施例におけるブロック18A及び
18Bと同じく圧電素子12を支持するのである。
【0024】そして、図3(B)に示すように、圧電ア
クチュエータ14Aが伸びたときには圧電アクチュエー
タ14B及び14Cが縮み、また、図3(C)に示すよ
うに、圧電アクチュエータ14Aが縮むときには圧電ア
クチュエータ14B及び14Cが伸びるように、圧電ア
クチュエータ14A,14B及び14Cに駆動電圧が与
えられる。
【0025】この実施例によると、圧電素子12の中央
部と両端部が互いに異なる方向に変移するので、駆動電
圧の単位変化に対する周波数特性の変化量を従来と比べ
てほぼ4倍にすることができる。
【0026】図4(A)は本発明の第3の構成の実施例
を示す圧電デバイスの側面図である。この実施例では、
圧電素子12を支持するものとして、これまでの実施例
における支持基板に代えて、互いに平行な上部内壁及び
下部内壁を有する筐体20を用いている。
【0027】圧電素子12の一方の端部は、電極が形成
されている側に固着された圧電アクチュエータ14Aを
介して筐体20の上部内壁に支持され、圧電素子12の
他方の端部は、電極が形成されていない側に固着された
圧電アクチュエータ14Bを介して筐体20の下部内壁
に支持されている。
【0028】この構成によると、図4(B)に示すよう
に、圧電アクチュエータ14A及び14Bが同方向に伸
縮するようにこれらに駆動電圧を与えることによって、
圧電素子12の周波数特性を変化させることができる。
この場合、駆動電圧の単位変化に対する周波数特性の変
化量は従来と比べてほぼ2倍になる。
【0029】図5(A)は本発明の第4の構成の実施例
を示す圧電デバイスの側面図である。この実施例では、
圧電素子12は、電極が形成されていない側の両端に固
着された圧電アクチュエータ14A及び14Bと、同じ
く電極が形成されていない側の中央部に固着されたブロ
ック18を介して支持基板16上に支持されている。
【0030】この構成においては、図5(B)に示すよ
うに、圧電アクチュエータ14A及び14Bが同方向に
伸縮するようにこれらに駆動電圧を与えることによっ
て、圧電素子12の周波数特性を変化させることができ
る。本実施例における駆動電圧の単位変化に対する周波
数特性の変化量は従来と比べてほぼ2倍になる。
【0031】図6(A)は本発明の第5の実施例を示す
圧電デバイスの側面図である。この実施例においても図
4の実施例におけるのと同じような筐体が用いられてい
る。圧電素子12の中央部は、電極が形成されていない
側に固着された圧電アクチュエータ14Aを介して筐体
20の下部内壁に支持され、圧電素子12の両端部は、
電極が形成されている側に固着された圧電アクチュエー
タ14B及び14Cを介して筐体20の上部内壁に支持
されている。
【0032】この構成においては、圧電アクチュエータ
14A,14B及び14Cが同方向に伸縮するようにこ
れらに駆動電圧を与えることによって、図6(B)に示
すように、圧電素子12を撓ませることができ、周波数
特性が変化する。この場合における駆動電圧の単位変化
に対する周波数特性の変化量は従来と比べてほぼ4倍に
なる。
【0033】以上説明した実施例では、櫛歯状の電極を
一組設けて弾性表面波共振子を構成しているが、同じよ
うな櫛歯状電極を二組以上設けてこれらが相互に干渉す
るようにし、弾性表面波フィルタを構成してもよい。
【0034】また、図1、図4の実施例においては、圧
電基板8の両面に電極を形成することができるので、圧
電基板8の両面にそれぞれ平板電極を形成して、厚み滑
り振動を用いた振動子を構成してもよい。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
周波数特性を効果的に可変し得る圧電デバイスの提供が
可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の構成の実施例を示す圧電デバイ
スの側面図である。
【図2】本発明の第2の構成の第1実施例を示す圧電デ
バイスの側面図である。
【図3】本発明の第2の構成の第2実施例を示す圧電デ
バイスの側面図である。
【図4】本発明の第3の構成の実施例を示す圧電デバイ
スの側面図である。
【図5】本発明の第4の構成の実施例を示す圧電デバイ
スの側面図である。
【図6】本発明の第5の構成の実施例を示す圧電デバイ
スの側面図である。
【図7】本発明の実施に使用することができる圧電アク
チュエータの構成例を示す図である。
【図8】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
8 圧電基板 10 電極 12 圧電素子 14,14A,14B 圧電アクチュエータ 16 支持基板 18,18A,18B ブロック 20 筐体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03H 9/64 Z 7259−5J H03L 7/00 A 9182−5J

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板(8) 及び該基板上に形成された
    電極(10)からなる圧電素子(12)を、その表面及び裏面の
    うちの一方の面の両端部にて第1及び第2の圧電アクチ
    ュエータ(14A,14B) により支持基板(16)に支持し、 該第1及び第2の圧電アクチュエータの一方は伸び他方
    は縮むように該第1及び第2のアクチュエータに駆動電
    圧を与え、 該駆動電圧を変化させることにより上記圧電素子(12)の
    周波数特性を変化させるようにしたことを特徴とする圧
    電デバイス。
  2. 【請求項2】 圧電基板(8) 及び該基板上に形成された
    電極(10)からなる圧電素子(12)を、その表面及び裏面の
    うちの一方の面の中央部にて圧電アクチュエータ(14)に
    より、該一方の面の両端部にて第1及び第2のブロック
    (18A,18B) により支持基板(16)に支持し、 上記圧電アクチュエータに与える駆動電圧を変化させる
    ことにより上記圧電素子(12)の周波数特性を変化させる
    ようにしたことを特徴とする圧電デバイス。
  3. 【請求項3】 圧電基板(8) 及び該基板上に形成された
    電極(10)からなる圧電素子(12)を、その表面の端部にて
    第1の圧電アクチュエータ(14A) により、その裏面の上
    記端部と反対側の端部にて第2の圧電アクチュエータ(1
    4B) により、互いに平行な上部内壁及び下部内壁を有す
    る筐体(20)の該上部及び下部内壁に支持し、 上記第1及び第2の圧電アクチュエータ(14A,14B) が同
    方向に伸縮するように該第1及び第2の圧電アクチュエ
    ータに駆動電圧を与え、 該駆動電圧を変化させることにより上記圧電素子(12)の
    周波数特性を変化させるようにしたことを特徴とする圧
    電デバイス。
  4. 【請求項4】 圧電基板(8) 及び該基板上に形成された
    電極(10)からなる圧電素子(12)を、その表面及び裏面の
    うちの一方の面の両端部にて第1及び第2の圧電アクチ
    ュエータ(14A,14B) により、該一方の面の中央部にてブ
    ロック(18)により支持基板(16)に支持し、 上記第1及び第2の圧電アクチュエータ(14A,14B) が同
    方向に伸縮するように該第1及び第2の圧電アクチュエ
    ータに駆動電圧を与え、 該駆動電圧を変化させることにより上記圧電素子(12)の
    周波数特性を変化させるようにしたことを特徴とする圧
    電デバイス。
  5. 【請求項5】 圧電基板(8) 及び該基板上に形成された
    電極(10)からなる圧電素子(12)を、その表面の両端部に
    て第1及び第2の圧電アクチュエータ(14A,14B) によ
    り、その裏面の中央部にて第3の圧電アクチュエータ(1
    4C) により、互いに平行な上部内壁及び下部内壁を有す
    る筐体(20)の該上部及び下部内壁に支持し、 該第1、第2及び第3の圧電アクチュエータが同方向に
    伸縮するように該第1、第2及び第3のアクチュエータ
    に駆動電圧を与え、 該駆動電圧を変化させることにより上記圧電素子(12)の
    周波数特性を変化させるようにしたことを特徴とする圧
    電デバイス。
JP4045765A 1992-03-03 1992-03-03 圧電デバイス Withdrawn JPH05251977A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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