JPH06152311A - エネルギー閉じ込め型セラミック発振子 - Google Patents
エネルギー閉じ込め型セラミック発振子Info
- Publication number
- JPH06152311A JPH06152311A JP29828792A JP29828792A JPH06152311A JP H06152311 A JPH06152311 A JP H06152311A JP 29828792 A JP29828792 A JP 29828792A JP 29828792 A JP29828792 A JP 29828792A JP H06152311 A JPH06152311 A JP H06152311A
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- axis
- vibration
- oscillator
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電極近傍に振動エネルギーが閉じ込められる
ことを利用したエネルギー閉じ込め型セラミック発振子
に関するものであり、振動損失が小さく、安定した特性
の発振子を提供する。 【構成】 圧電セラミック１に設置された電極２の各頂
点の内角が、９０度よりも大きい構造とする。 【効果】 電極境界上の不連続点において、波動の不均
一性が抑制され、振動損失が小さく、発振子の特性が安
定する。
ことを利用したエネルギー閉じ込め型セラミック発振子
に関するものであり、振動損失が小さく、安定した特性
の発振子を提供する。 【構成】 圧電セラミック１に設置された電極２の各頂
点の内角が、９０度よりも大きい構造とする。 【効果】 電極境界上の不連続点において、波動の不均
一性が抑制され、振動損失が小さく、発振子の特性が安
定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電極近傍に振動エネル
ギーが閉じ込められることを利用したエネルギー閉じ込
め型セラミック発振子に関するものである。
ギーが閉じ込められることを利用したエネルギー閉じ込
め型セラミック発振子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】セラミック発振子は各種の発振源として
需要が増加し、励振する振動モードと形状等により、数
十kHzから数十MHzの帯域で使用され、このうちエネルギ
ー閉じ込め型発振子は、数MHzから数十MHzの帯域で使用
されている。
需要が増加し、励振する振動モードと形状等により、数
十kHzから数十MHzの帯域で使用され、このうちエネルギ
ー閉じ込め型発振子は、数MHzから数十MHzの帯域で使用
されている。
【０００３】以下に、図面を参照しながら従来のエネル
ギー閉じ込め型セラミック発振子について説明を行う。
ギー閉じ込め型セラミック発振子について説明を行う。
【０００４】図４（ａ）はエネルギー閉じ込め型セラミ
ック発振子の斜視図であり、図４（ｂ）はエネルギー閉
じ込め型セラミック発振子の断面図である。圧電セラミ
ック１の厚さ方向に対向する２つの主面の一部に電極２
を設置することにより発振子３が構成されている。対向
した電極２に交流電界を印加すると、圧電セラミック１
の電極２に挟まれた部分（電極部）に圧電効果により厚
み方向の振動が励振される。しかし電極部を囲む圧電体
１の電極のない部分（無電極部）は、電極部の振動によ
り励振された波動を伝搬することなく、発生した厚み振
動は電極２近傍にのみ閉じ込められる。
ック発振子の斜視図であり、図４（ｂ）はエネルギー閉
じ込め型セラミック発振子の断面図である。圧電セラミ
ック１の厚さ方向に対向する２つの主面の一部に電極２
を設置することにより発振子３が構成されている。対向
した電極２に交流電界を印加すると、圧電セラミック１
の電極２に挟まれた部分（電極部）に圧電効果により厚
み方向の振動が励振される。しかし電極部を囲む圧電体
１の電極のない部分（無電極部）は、電極部の振動によ
り励振された波動を伝搬することなく、発生した厚み振
動は電極２近傍にのみ閉じ込められる。
【０００５】圧電セラミックは一般に、材質、形状で決
まる共振周波数よりも高い周波数の波動は伝搬するが、
低い周波数の波動は減衰するというハイパス・フィルタ
特性を持っている。今、圧電セラミックの無電極部の厚
み振動の共振周波数をｆ0'とすると、電極部は電極の質
量の効果と圧電効果によって、無電極部の共振周波数ｆ
0'よりも若干低い共振周波数ｆ0をもつ。この時、圧電
セラミック１の電極部に、（数１）を満たす周波数ｆの
電界を印加すると、
まる共振周波数よりも高い周波数の波動は伝搬するが、
低い周波数の波動は減衰するというハイパス・フィルタ
特性を持っている。今、圧電セラミックの無電極部の厚
み振動の共振周波数をｆ0'とすると、電極部は電極の質
量の効果と圧電効果によって、無電極部の共振周波数ｆ
0'よりも若干低い共振周波数ｆ0をもつ。この時、圧電
セラミック１の電極部に、（数１）を満たす周波数ｆの
電界を印加すると、
【０００６】
【数１】
【０００７】この周波数ｆは電極部の共振周波数ｆ0よ
りも高いので、電極部では殆ど減衰することなく周波数
ｆの厚み振動を励振する。
りも高いので、電極部では殆ど減衰することなく周波数
ｆの厚み振動を励振する。
【０００８】しかし無電極部では、厚み振動の周波数ｆ
が無電極部の共振周波数ｆ0'よりも低いため、電極部か
らの波動は減衰する。従って、電極部で励振された周波
数ｆの厚み振動は、無電極部で急激に減衰して電極部近
傍にだけ閉じ込められる。
が無電極部の共振周波数ｆ0'よりも低いため、電極部か
らの波動は減衰する。従って、電極部で励振された周波
数ｆの厚み振動は、無電極部で急激に減衰して電極部近
傍にだけ閉じ込められる。
【０００９】この現象を発振子として利用するのがエネ
ルギー閉じ込め型セラミック発振子である。
ルギー閉じ込め型セラミック発振子である。
【００１０】電極部近傍に閉じ込められる振動モードに
は、厚み縦（Thickness Extension、ＴＥ）モードと、
厚みすべり（Thickness Shear、ＴＳ）モードの２種類
があり、必要な発振周波数に応じて選択されている。Ｔ
Ｅモードは、圧電セラミックの分極軸を厚さ方向にと
り、この分極軸と同じ方向に交流電界を印加して、厚さ
方向の振動を主変位とした振動モードである。またＴＳ
モードは、圧電セラミックの分極軸を厚さ方向と垂直な
方向にとり、厚さ方向に交流電界を印加して、分極軸方
向の振動を主変位とした振動モードである。
は、厚み縦（Thickness Extension、ＴＥ）モードと、
厚みすべり（Thickness Shear、ＴＳ）モードの２種類
があり、必要な発振周波数に応じて選択されている。Ｔ
Ｅモードは、圧電セラミックの分極軸を厚さ方向にと
り、この分極軸と同じ方向に交流電界を印加して、厚さ
方向の振動を主変位とした振動モードである。またＴＳ
モードは、圧電セラミックの分極軸を厚さ方向と垂直な
方向にとり、厚さ方向に交流電界を印加して、分極軸方
向の振動を主変位とした振動モードである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】一般に、エネルギー閉
じ込め型セラミック発振子の電極は、長方形、または正
方形が採用されている。ところが、発振子に励振された
振動は、電極の各頂点近傍において不均一になってい
る。特に閉じ込めの振動モードとしてＴＳモードを用い
た場合、電極の各頂点近傍での振動の不均一さが顕著で
ある。
じ込め型セラミック発振子の電極は、長方形、または正
方形が採用されている。ところが、発振子に励振された
振動は、電極の各頂点近傍において不均一になってい
る。特に閉じ込めの振動モードとしてＴＳモードを用い
た場合、電極の各頂点近傍での振動の不均一さが顕著で
ある。
【００１２】図５は、閉じ込め振動としてＴＳモードを
用いたエネルギー閉じ込め型セラミック発振子の振動変
位分布図で、発振子３の厚さ方向に対向する２つの主面
の一部に、縦２ｗ、横２ｌの長さの長方形の電極２を設
置し、電極２の中心を原点として分極軸方向をｚ軸、他
方をｘ軸、厚さ方向をｙ軸として、発振子３のｘ−ｚ面
のうち電極２近傍の４分の１の部分を示している。ま
た、電極２は斜線を施した部分で、圧電セラミック１、
電極２上の破線は、電極２の中心から外へ伝搬する波動
の様子を示している。
用いたエネルギー閉じ込め型セラミック発振子の振動変
位分布図で、発振子３の厚さ方向に対向する２つの主面
の一部に、縦２ｗ、横２ｌの長さの長方形の電極２を設
置し、電極２の中心を原点として分極軸方向をｚ軸、他
方をｘ軸、厚さ方向をｙ軸として、発振子３のｘ−ｚ面
のうち電極２近傍の４分の１の部分を示している。ま
た、電極２は斜線を施した部分で、圧電セラミック１、
電極２上の破線は、電極２の中心から外へ伝搬する波動
の様子を示している。
【００１３】図５に示すように、電極２の頂点Ａ近傍で
波動が不均一であるため、振動損失が大きく、安定した
振動を励振するのを妨げ、セラミック発振子の特性の低
下をもたらしているという課題を有していた。
波動が不均一であるため、振動損失が大きく、安定した
振動を励振するのを妨げ、セラミック発振子の特性の低
下をもたらしているという課題を有していた。
【００１４】本発明は前記課題を解決し、振動損失が小
さく、特性の安定したエネルギー閉じ込め型セラミック
発振子を提供することを目的とするものである。
さく、特性の安定したエネルギー閉じ込め型セラミック
発振子を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の電極は、各頂点の内角が９０度よりも大きい
構造を有するものである。
に本発明の電極は、各頂点の内角が９０度よりも大きい
構造を有するものである。
【００１６】
【作用】電極の各頂点近傍における振動の不均一性が抑
制されることにより、振動損失が小さく、安定した発振
を得ることができる。
制されることにより、振動損失が小さく、安定した発振
を得ることができる。
【００１７】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００１８】（実施例１）図１は、ＴＳモードを用いた
エネルギー閉じ込め型セラミック発振子の振動変位分布
図で、発振子３の厚さ方向に対向する２つの主面の一部
に、長方形の各頂点を削除した構造の電極２を設置し、
電極２の中心を原点として分極軸方向をｚ軸、他方をｘ
軸、厚さ方向をｙ軸として、ｘ−ｚ面のうち電極２近傍
の４分の１の部分を示している。また、電極２は斜線を
施した部分で、圧電セラミック１、電極２上の破線は、
電極２の中心から外へ伝搬する波動の様子を示してい
る。
エネルギー閉じ込め型セラミック発振子の振動変位分布
図で、発振子３の厚さ方向に対向する２つの主面の一部
に、長方形の各頂点を削除した構造の電極２を設置し、
電極２の中心を原点として分極軸方向をｚ軸、他方をｘ
軸、厚さ方向をｙ軸として、ｘ−ｚ面のうち電極２近傍
の４分の１の部分を示している。また、電極２は斜線を
施した部分で、圧電セラミック１、電極２上の破線は、
電極２の中心から外へ伝搬する波動の様子を示してい
る。
【００１９】図１に示すように、電極２が長方形の各頂
点を削除した構造となっているため、図５における従来
の長方形電極に比べて、頂点ａ、ｂ近傍での波動の不均
一性が小さくなり、長方形電極の各頂点での不均一性に
よる振動エネルギーの損失が抑制され、しかも、閉じ込
めが安定に行われるので、閉じ込め共振周波数近傍で不
要共振が起こりにくい。
点を削除した構造となっているため、図５における従来
の長方形電極に比べて、頂点ａ、ｂ近傍での波動の不均
一性が小さくなり、長方形電極の各頂点での不均一性に
よる振動エネルギーの損失が抑制され、しかも、閉じ込
めが安定に行われるので、閉じ込め共振周波数近傍で不
要共振が起こりにくい。
【００２０】以上のように本実施例によれば、振動損失
が小さく、特性の安定した発振子を実現することができ
る。
が小さく、特性の安定した発振子を実現することができ
る。
【００２１】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
ついて、図面を参照しながら説明する。
【００２２】図２は、ＴＳモードを用いたエネルギー閉
じ込め型セラミック発振子の振動変位分布図で、発振子
３の厚さ方向に対向する２つの主面の一部に、長軸が２
ｌ、短軸が２ｗの楕円状の電極２を設置し、電極２の中
心を原点として分極軸方向をｚ軸、他方をｘ軸、厚さ方
向をｙ軸として、ｘ−ｚ面のうち電極２近傍の４分の１
の部分を示している。また、電極２は斜線を施した部分
で、圧電セラミック１、電極２上の破線は、電極２の中
心から外へ伝搬する波動の様子を示している。
じ込め型セラミック発振子の振動変位分布図で、発振子
３の厚さ方向に対向する２つの主面の一部に、長軸が２
ｌ、短軸が２ｗの楕円状の電極２を設置し、電極２の中
心を原点として分極軸方向をｚ軸、他方をｘ軸、厚さ方
向をｙ軸として、ｘ−ｚ面のうち電極２近傍の４分の１
の部分を示している。また、電極２は斜線を施した部分
で、圧電セラミック１、電極２上の破線は、電極２の中
心から外へ伝搬する波動の様子を示している。
【００２３】図２における振動変位分布は、電極２が楕
円状の構造となっているため、図５における従来の長方
形電極に比べて、電極の境界線上の不連続点による振動
エネルギーの損失が抑制される。
円状の構造となっているため、図５における従来の長方
形電極に比べて、電極の境界線上の不連続点による振動
エネルギーの損失が抑制される。
【００２４】また図３は、ＴＳモードを用いたエネルギ
ー閉じ込め型セラミック発振子の振動変位分布図で、発
振子３の厚さ方向に対向する２つの主面の一部に、直径
２ｌの円状の電極２を設置し、電極２の中心を原点とし
て分極軸方向をｚ軸、他方をｘ軸、厚さ方向をｙ軸とし
て、ｘ−ｚ平面のうち電極２近傍の４分の１の部分を示
している。
ー閉じ込め型セラミック発振子の振動変位分布図で、発
振子３の厚さ方向に対向する２つの主面の一部に、直径
２ｌの円状の電極２を設置し、電極２の中心を原点とし
て分極軸方向をｚ軸、他方をｘ軸、厚さ方向をｙ軸とし
て、ｘ−ｚ平面のうち電極２近傍の４分の１の部分を示
している。
【００２５】図３における振動変位分布は、電極２がほ
ぼ円状の構造となっているため、図５における従来の長
方形電極に比べて、電極の境界線上の不連続点による振
動エネルギーの損失が抑制される。
ぼ円状の構造となっているため、図５における従来の長
方形電極に比べて、電極の境界線上の不連続点による振
動エネルギーの損失が抑制される。
【００２６】以上のように本実施例によれば、第１の実
施例と同様の効果を得ることができる。
施例と同様の効果を得ることができる。
【００２７】尚、前記実施例では、閉じ込め振動に用い
る振動モードがＴＳモードの場合について説明したが、
ＴＥモードについても本発明が有効であることは勿論で
ある。
る振動モードがＴＳモードの場合について説明したが、
ＴＥモードについても本発明が有効であることは勿論で
ある。
【００２８】
【発明の効果】以上のような電極構造をとることによ
り、振動損失の小さい、特性の安定した発振子を提供す
ることができる。
り、振動損失の小さい、特性の安定した発振子を提供す
ることができる。
【図１】本発明の一実施例におけるエネルギー閉じ込め
型セラミック発振子の振動変位分布図
型セラミック発振子の振動変位分布図
【図２】本発明の第２の実施例におけるエネルギー閉じ
込め型セラミック発振子の振動変位分布図
込め型セラミック発振子の振動変位分布図
【図３】本発明の第３の実施例におけるエネルギー閉じ
込め型セラミック発振子の振動変位分布図
込め型セラミック発振子の振動変位分布図
【図４】（ａ）はエネルギー閉じ込め型セラミック発振
子の斜視図 （ｂ）は同発振子の断面図
子の斜視図 （ｂ）は同発振子の断面図
【図５】従来の電極構造におけるエネルギー閉じ込め型
セラミック発振子の振動変位分布図
セラミック発振子の振動変位分布図
１ 圧電セラミック ２ 電極 ３ 発振子
Claims (1)
- 【請求項１】圧電セラミックに交流信号を印加すること
により発生する振動エネルギーが、前記圧電セラミック
上に設置された電極の質量効果や、前記圧電セラミック
の圧電効果により、前記電極近傍に閉じ込められる現象
を利用したエネルギー閉じ込め型セラミック発振子にお
いて、前記電極の各頂点の内角が９０度よりも大きいこ
とを特徴とするエネルギー閉じ込め型セラミック発振
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29828792A JPH06152311A (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | エネルギー閉じ込め型セラミック発振子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29828792A JPH06152311A (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | エネルギー閉じ込め型セラミック発振子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06152311A true JPH06152311A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=17857688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29828792A Pending JPH06152311A (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | エネルギー閉じ込め型セラミック発振子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06152311A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006246542A (ja) * | 2006-06-16 | 2006-09-14 | Kyocera Corp | 水晶振動子及びそれを搭載した水晶デバイス |
| JP2007189431A (ja) * | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Epson Toyocom Corp | 圧電振動片及び圧電デバイス |
| JP2007189414A (ja) * | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Epson Toyocom Corp | 圧電振動片及び圧電デバイス |
| JP2008113420A (ja) * | 2006-10-05 | 2008-05-15 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 水晶振動子 |
| JP2009100383A (ja) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 表面実装用の水晶振動子 |
| JP2009135830A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Epson Toyocom Corp | 水晶振動片、水晶振動子、及び水晶発振器 |
| JP2010114620A (ja) * | 2008-11-06 | 2010-05-20 | Epson Toyocom Corp | 圧電素子、圧電デバイスおよび圧電素子製造方法 |
| US7915791B2 (en) | 2007-10-18 | 2011-03-29 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Quartz crystal device accomodating crystal blanks of multiple shapes and sizes |
| JP2012165467A (ja) * | 2012-05-22 | 2012-08-30 | Seiko Epson Corp | 振動片、振動デバイス、発振器、及び電子機器 |
| JP2014123862A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Kyocera Crystal Device Corp | 水晶デバイス |
-
1992
- 1992-11-09 JP JP29828792A patent/JPH06152311A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007189431A (ja) * | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Epson Toyocom Corp | 圧電振動片及び圧電デバイス |
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| JP2014123862A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Kyocera Crystal Device Corp | 水晶デバイス |
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