JPH09255423A - 圧電磁器及び圧電素子 - Google Patents
圧電磁器及び圧電素子Info
- Publication number
- JPH09255423A JPH09255423A JP8059563A JP5956396A JPH09255423A JP H09255423 A JPH09255423 A JP H09255423A JP 8059563 A JP8059563 A JP 8059563A JP 5956396 A JP5956396 A JP 5956396A JP H09255423 A JPH09255423 A JP H09255423A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric
- temperature
- phase
- piezoelectric ceramic
- ceramic
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 室温付近で圧電性の非線形定数が高められた
圧電磁器を提供する。 【解決手段】 圧電体の圧電性の非線形性を利用した圧
電素子用の圧電磁器であり、Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系
圧電セラミックスよりなり、強誘電性菱面体晶系低温相
から強誘電性菱面体晶系高温相への相転移温度が５０℃
以下とされている圧電磁器。
圧電磁器を提供する。 【解決手段】 圧電体の圧電性の非線形性を利用した圧
電素子用の圧電磁器であり、Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系
圧電セラミックスよりなり、強誘電性菱面体晶系低温相
から強誘電性菱面体晶系高温相への相転移温度が５０℃
以下とされている圧電磁器。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばエラスティ
ックコンボルバのような圧電体の圧電性の非線形挙動を
利用した圧電素子に用いられる圧電磁器及びそのような
圧電素子に関し、特に、圧電性の非線形挙動を高め得る
圧電磁器及び圧電素子に関する。
ックコンボルバのような圧電体の圧電性の非線形挙動を
利用した圧電素子に用いられる圧電磁器及びそのような
圧電素子に関し、特に、圧電性の非線形挙動を高め得る
圧電磁器及び圧電素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電体の圧電性の非線形性を利用した素
子として、エラスティックコンボルバが知られている。
エラスティックコンボルバは、２つの入力信号のたたみ
込み積分を行う演算素子であり、一方の入力信号が他方
の入力信号の時間反転である場合、出力は相間出力とな
る。従って、マッチドフィルタの１種であるということ
ができ、種々の信号処理分野においてその利用が検討さ
れている。
子として、エラスティックコンボルバが知られている。
エラスティックコンボルバは、２つの入力信号のたたみ
込み積分を行う演算素子であり、一方の入力信号が他方
の入力信号の時間反転である場合、出力は相間出力とな
る。従って、マッチドフィルタの１種であるということ
ができ、種々の信号処理分野においてその利用が検討さ
れている。
【０００３】エラスティックコンボルバは、弾性表面波
の有する高い非線形性挙動を利用したものである。従っ
て、エラスティックコンボルバの特性を高めるには、圧
電性の非線形性の高い圧電材料を用いることが要求され
る。
の有する高い非線形性挙動を利用したものである。従っ
て、エラスティックコンボルバの特性を高めるには、圧
電性の非線形性の高い圧電材料を用いることが要求され
る。
【０００４】圧電性の非線形性の高い材料としては、Ｌ
ｉＮｂＯ3 やチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス
などの組成が挙げられるが、その圧電性の非線形性を高
め得るには限度があった。
ｉＮｂＯ3 やチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックス
などの組成が挙げられるが、その圧電性の非線形性を高
め得るには限度があった。
【０００５】他方、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミ
ックスに直流電圧を印加すれば、圧電性の非線形挙動が
増大することが見い出されており、エラスティックコン
ボルバにおいてチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミック
スよりなる圧電体に直流電圧を印加する手段を付加した
構成が提案されている（日本音響学会、平成５年春季大
会３月）。
ックスに直流電圧を印加すれば、圧電性の非線形挙動が
増大することが見い出されており、エラスティックコン
ボルバにおいてチタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミック
スよりなる圧電体に直流電圧を印加する手段を付加した
構成が提案されている（日本音響学会、平成５年春季大
会３月）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エラス
ティックコンボルバなどの圧電性の非線形性を利用した
圧電素子において、さらに効率などの性能の優れた圧電
素子を提供しようとした場合、より一層圧電性の非線形
挙動の大きな材料が要求される。
ティックコンボルバなどの圧電性の非線形性を利用した
圧電素子において、さらに効率などの性能の優れた圧電
素子を提供しようとした場合、より一層圧電性の非線形
挙動の大きな材料が要求される。
【０００７】本発明の目的は、圧電体の圧電性の非線形
性を利用した圧電素子に用いられる圧電磁器であって、
より一層圧電性の非線形挙動を高め得る圧電磁器及びそ
のような圧電磁器を用いた圧電素子を提供することにあ
る。
性を利用した圧電素子に用いられる圧電磁器であって、
より一層圧電性の非線形挙動を高め得る圧電磁器及びそ
のような圧電磁器を用いた圧電素子を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願発明者らは、チタン
酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスにおける圧電性の非
線形挙動につき、さらに鋭意検討した結果、直流電圧を
印加することにより非線形定数が大きくなるだけでな
く、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電磁器は周囲温度によっ
ても非線形性挙動が変化し、ある特定の温度で非線形定
数が極大点を有することを見い出し、該知見に基づき本
発明を成すに至った。
酸ジルコン酸鉛系圧電セラミックスにおける圧電性の非
線形挙動につき、さらに鋭意検討した結果、直流電圧を
印加することにより非線形定数が大きくなるだけでな
く、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電磁器は周囲温度によっ
ても非線形性挙動が変化し、ある特定の温度で非線形定
数が極大点を有することを見い出し、該知見に基づき本
発明を成すに至った。
【０００９】すなわち、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電磁
器では、圧電性の非線形定数が、ある特定の温度で極大
点を有するため、このような現象をさらに検討した結
果、このような現象が、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電磁
器における強誘電性菱面体晶系低温相から強誘電性菱面
体晶系高温相への相転移に起因することを見い出した。
従って、上記相転移に際しての相転移温度が室温付近近
くにある組成のチタン酸ジルコン酸鉛系圧電磁器を用い
れば、室温で非線形性挙動の大きな圧電体を構成するこ
とができ、それによって効率などの特性に優れた圧電素
子を構成することができる。
器では、圧電性の非線形定数が、ある特定の温度で極大
点を有するため、このような現象をさらに検討した結
果、このような現象が、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電磁
器における強誘電性菱面体晶系低温相から強誘電性菱面
体晶系高温相への相転移に起因することを見い出した。
従って、上記相転移に際しての相転移温度が室温付近近
くにある組成のチタン酸ジルコン酸鉛系圧電磁器を用い
れば、室温で非線形性挙動の大きな圧電体を構成するこ
とができ、それによって効率などの特性に優れた圧電素
子を構成することができる。
【００１０】請求項１に記載の発明は、上記のような知
見に基づき成されたものであり、圧電体の圧電性の非線
形現象を利用した圧電素子に用いる圧電磁器であって、
Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系圧電セラミックスよりなり、
強誘電性菱面体晶系低温相から強誘電性菱面体晶系高温
相への相転移温度が５０℃以下であることを特徴とする
圧電磁器である。
見に基づき成されたものであり、圧電体の圧電性の非線
形現象を利用した圧電素子に用いる圧電磁器であって、
Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系圧電セラミックスよりなり、
強誘電性菱面体晶系低温相から強誘電性菱面体晶系高温
相への相転移温度が５０℃以下であることを特徴とする
圧電磁器である。
【００１１】上記強誘電性菱面体晶系低温相から強誘電
性菱面体晶系高温相への相転移温度を５０℃以下とした
のは、後述の実施例から明らかなように、この相転移温
度付近において非線形挙動の極大点が存在するので、５
０℃以下とすることにより室温付近で非線形挙動を高め
得るからである。
性菱面体晶系高温相への相転移温度を５０℃以下とした
のは、後述の実施例から明らかなように、この相転移温
度付近において非線形挙動の極大点が存在するので、５
０℃以下とすることにより室温付近で非線形挙動を高め
得るからである。
【００１２】また、上記のように強誘電性菱面体晶系低
温相から強誘電性菱面体晶系高温相への相転移温度を５
０℃以下とするには、請求項２に記載のように、Ｐｂ
（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系圧電セラミックスにおけるＴｉ／
Ｚｒ比を５／９５〜１０／９０または３０／７０〜４０
／６０の範囲とすることにより、あるいはＰｂＴｉＯ3
及びＰｂＺｒＯ3 を主成分として含む組成においてＰｂ
ＴｉＯ3 を５〜１０モル％または３０〜４０モル％含有
するように組成を調整すればよい。
温相から強誘電性菱面体晶系高温相への相転移温度を５
０℃以下とするには、請求項２に記載のように、Ｐｂ
（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系圧電セラミックスにおけるＴｉ／
Ｚｒ比を５／９５〜１０／９０または３０／７０〜４０
／６０の範囲とすることにより、あるいはＰｂＴｉＯ3
及びＰｂＺｒＯ3 を主成分として含む組成においてＰｂ
ＴｉＯ3 を５〜１０モル％または３０〜４０モル％含有
するように組成を調整すればよい。
【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の圧電磁器を用いた圧電素子であり、すなわち、
圧電体の圧電性の非線形性を利用した圧電素子であっ
て、Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系圧電磁器からなり、強誘
電性菱面体晶系低温相から強誘電性菱面体晶系高温相へ
の相転移温度が５０℃以下の温度である圧電磁器を用い
たことを特徴とする、圧電素子である。
の発明の圧電磁器を用いた圧電素子であり、すなわち、
圧電体の圧電性の非線形性を利用した圧電素子であっ
て、Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系圧電磁器からなり、強誘
電性菱面体晶系低温相から強誘電性菱面体晶系高温相へ
の相転移温度が５０℃以下の温度である圧電磁器を用い
たことを特徴とする、圧電素子である。
【００１４】作用 請求項１に記載の発明によれば、Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ
3 系圧電磁器において、強誘電性菱面体晶系低温相から
強誘電性菱面体晶系高温相への相転移温度が５０℃以下
とされているため、後述の実施例から明らかなように、
圧電性の非線形挙動が室温付近において著しく高められ
る。従って、このような圧電磁器を用いることにより、
請求項４に記載の発明の圧電素子では、圧電性の非線形
挙動が高められるため、効率などの特性が著しく高めら
れる。
3 系圧電磁器において、強誘電性菱面体晶系低温相から
強誘電性菱面体晶系高温相への相転移温度が５０℃以下
とされているため、後述の実施例から明らかなように、
圧電性の非線形挙動が室温付近において著しく高められ
る。従って、このような圧電磁器を用いることにより、
請求項４に記載の発明の圧電素子では、圧電性の非線形
挙動が高められるため、効率などの特性が著しく高めら
れる。
【００１５】Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系圧電磁器におい
て、上記相転移温度を５０℃以下とすることにより、室
温において大きな非線形挙動が得られることは、本願発
明者により実験的に見い出されたものである。
て、上記相転移温度を５０℃以下とすることにより、室
温において大きな非線形挙動が得られることは、本願発
明者により実験的に見い出されたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、実施例
を説明することにより、本発明を明らかにする。
を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１７】前述したように、本発明者らは、圧電体の
圧電性の非線形挙動が周囲温度により影響されることに
着目し、圧電性の非線形定数の温度依存性を調べた。図
１は、下記のＰＺＴ系圧電磁器（Ａ）の圧電性の非線形
定数の温度依存性を示す図であり、図２は下記のＰＺＴ
系圧電磁器（Ｂ）の圧電性の非線形定数の温度依存性を
示す図である。
圧電性の非線形挙動が周囲温度により影響されることに
着目し、圧電性の非線形定数の温度依存性を調べた。図
１は、下記のＰＺＴ系圧電磁器（Ａ）の圧電性の非線形
定数の温度依存性を示す図であり、図２は下記のＰＺＴ
系圧電磁器（Ｂ）の圧電性の非線形定数の温度依存性を
示す図である。
【００１８】ＰＺＴ系圧電磁器Ａ……Ｐｂ（Ｓｎ，Ｓ
ｂ）ＴｉＯ3 −ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 ＰＺＴ系圧電磁器Ｂ……Ｐｂ（Ｍｎ，Ｎｂ）ＴｉＯ3 −
ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 なお、上記非線形定数とは、圧電体に静的または準静的
な電界を印加した場合の音速の変化を計測することによ
り得られるものである。
ｂ）ＴｉＯ3 −ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 ＰＺＴ系圧電磁器Ｂ……Ｐｂ（Ｍｎ，Ｎｂ）ＴｉＯ3 −
ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 なお、上記非線形定数とは、圧電体に静的または準静的
な電界を印加した場合の音速の変化を計測することによ
り得られるものである。
【００１９】すわなち、厚み方向に分極処理された圧電
板の両側面に電極を形成し、両側面の電極から電界Ｅを
印加し、その際の厚み振動の音速Ｖの変化を測定する。
この場合、音速Ｖの変化ΔＶのＶに対する割合、すなわ
ち音速変化率は、下記の式（１）で表される曲線とな
る。
板の両側面に電極を形成し、両側面の電極から電界Ｅを
印加し、その際の厚み振動の音速Ｖの変化を測定する。
この場合、音速Ｖの変化ΔＶのＶに対する割合、すなわ
ち音速変化率は、下記の式（１）で表される曲線とな
る。
【００２０】
【数１】
【００２１】ここで、圧電性の非線形性は、Ｅ−（ΔＶ
／Ｖ）特性の接線の傾きの絶対値で表され、下記の式
（２）の通りとなる。
／Ｖ）特性の接線の傾きの絶対値で表され、下記の式
（２）の通りとなる。
【００２２】
【数２】
【００２３】以上が一般的な非線形性の定義であるが、
厚み振動の非線形に関しては次のように表される。
厚み振動の非線形に関しては次のように表される。
【００２４】
【数３】
【００２５】そのときの非線形定数βを式（３）で表
す。
す。
【００２６】
【数４】
【００２７】なお、図１において、ＰＺＴ系圧電磁器Ａ
の非線形定数の温度依存性として４本の曲線が示されて
いるが、これは、それぞれ、△は温度を下降させながら
測定したβの値、●は温度を上昇させながら測定したβ
の値であり、非線形定数βの温度依存性を示す。
の非線形定数の温度依存性として４本の曲線が示されて
いるが、これは、それぞれ、△は温度を下降させながら
測定したβの値、●は温度を上昇させながら測定したβ
の値であり、非線形定数βの温度依存性を示す。
【００２８】同様に、図２においても、圧電磁器Ｂの非
線形定数の温度依存性として４本の曲線が示されている
が、それぞれ、△は温度を下降させながら測定したβの
値、●は温度を上昇させながら測定したβの値であり、
非線形定数βの温度依存性を示す。
線形定数の温度依存性として４本の曲線が示されている
が、それぞれ、△は温度を下降させながら測定したβの
値、●は温度を上昇させながら測定したβの値であり、
非線形定数βの温度依存性を示す。
【００２９】図１及び図２から明らかなように、ＰＺＴ
系圧電磁器Ａでは、８０℃及び２６０℃に非線形定数の
極大点が存在し、他方、圧電磁器Ｂでは３３０℃に極大
点を有する。ＰＺＴ系圧電磁器Ａにおける２６０℃、及
びＰＺＴ系圧電磁器Ｂにおける３３０℃は、それぞれの
圧電磁器のキュリー点であると推測し得る。しかしなが
ら、ＰＺＴ系圧電磁器Ａにおける８０℃の極大点が何に
起因するのかが不明である。
系圧電磁器Ａでは、８０℃及び２６０℃に非線形定数の
極大点が存在し、他方、圧電磁器Ｂでは３３０℃に極大
点を有する。ＰＺＴ系圧電磁器Ａにおける２６０℃、及
びＰＺＴ系圧電磁器Ｂにおける３３０℃は、それぞれの
圧電磁器のキュリー点であると推測し得る。しかしなが
ら、ＰＺＴ系圧電磁器Ａにおける８０℃の極大点が何に
起因するのかが不明である。
【００３０】そこで、ＰＺＴ系圧電磁器Ａについて、共
振周波数ｆr の変化率Δｆ／ｆr の温度依存性及び比誘
電率の温度依存性を調べた。結果を図３及び図４に示
す。図３は、圧電磁器Ａの共振周波数の変化率Δｆ／ｆ
r の温度依存性を、図４は比誘電率εの温度依存性を示
す。
振周波数ｆr の変化率Δｆ／ｆr の温度依存性及び比誘
電率の温度依存性を調べた。結果を図３及び図４に示
す。図３は、圧電磁器Ａの共振周波数の変化率Δｆ／ｆ
r の温度依存性を、図４は比誘電率εの温度依存性を示
す。
【００３１】図３から明らかなように、ＰＺＴ系圧電磁
器では、共振周波数の変化率Δｆ／ｆr が、８０℃近傍
において大きく変化することがわかる。従って、このこ
とから、８０℃付近に、ＰＺＴ系圧電磁器の相転移点が
存在することがわかる。また、図４から、ＰＺＴ系圧電
磁器では、２６０℃にキュリー点の存在することが確か
められた。
器では、共振周波数の変化率Δｆ／ｆr が、８０℃近傍
において大きく変化することがわかる。従って、このこ
とから、８０℃付近に、ＰＺＴ系圧電磁器の相転移点が
存在することがわかる。また、図４から、ＰＺＴ系圧電
磁器では、２６０℃にキュリー点の存在することが確か
められた。
【００３２】上記の知見から、キュリー点以外におい
て、ＰＺＴ系圧電磁器Ａが、その圧電性の非線形挙動の
極大点がキュリー点だけでなく、強誘電性菱面体晶系低
温相から強誘電性菱面体晶系高温相への相転移点に存在
することがわかる。従って、ＰＺＴ系圧電磁器Ａでは、
強誘電性菱面体晶系低温相から強誘電性菱面体晶系高温
相への相転移温度を室温付近に位置するように組成を調
整すれば、室温付近において大きな非線形挙動を示す圧
電磁器を実現し得ることがわかる。
て、ＰＺＴ系圧電磁器Ａが、その圧電性の非線形挙動の
極大点がキュリー点だけでなく、強誘電性菱面体晶系低
温相から強誘電性菱面体晶系高温相への相転移点に存在
することがわかる。従って、ＰＺＴ系圧電磁器Ａでは、
強誘電性菱面体晶系低温相から強誘電性菱面体晶系高温
相への相転移温度を室温付近に位置するように組成を調
整すれば、室温付近において大きな非線形挙動を示す圧
電磁器を実現し得ることがわかる。
【００３３】図５は、２成分系ＰｂＴｉＯ3 −ＰｂＺｒ
Ｏ3 系圧電磁器における状態図を示す。図５中、Ｆ
R （ＬＴ）は強誘電性菱面体晶系低温相、ＦR （ＨＴ）
は強誘電性菱面体晶系高温相、ＦT は強誘電性正方晶
相、ＰC は常誘電性立方晶相、ＡOは反強誘電性斜方晶
相を示す。なお、第３成分の含有が５％以下であるた
め、３成分系ＰＺＴでも同様の傾向を示す。また、図５
において、ＰＺＴ系圧電磁器Ａ及びＢは、第３成分を除
いたＰｂＺｒＯ3 とＰｂＴｉＯ3 の比率で示すと、図示
の破線Ａ及びＢで示す組成の位置に相当する。従って、
図５から明らかなように、圧電磁器Ａでは、強誘電性菱
面体晶系低温相から強誘電性菱面体晶系高温相への相転
移点が１００℃近傍に存在するため、上記のように圧電
性の非線形定数が８０℃において極大となっていたこと
がわかる。
Ｏ3 系圧電磁器における状態図を示す。図５中、Ｆ
R （ＬＴ）は強誘電性菱面体晶系低温相、ＦR （ＨＴ）
は強誘電性菱面体晶系高温相、ＦT は強誘電性正方晶
相、ＰC は常誘電性立方晶相、ＡOは反強誘電性斜方晶
相を示す。なお、第３成分の含有が５％以下であるた
め、３成分系ＰＺＴでも同様の傾向を示す。また、図５
において、ＰＺＴ系圧電磁器Ａ及びＢは、第３成分を除
いたＰｂＺｒＯ3 とＰｂＴｉＯ3 の比率で示すと、図示
の破線Ａ及びＢで示す組成の位置に相当する。従って、
図５から明らかなように、圧電磁器Ａでは、強誘電性菱
面体晶系低温相から強誘電性菱面体晶系高温相への相転
移点が１００℃近傍に存在するため、上記のように圧電
性の非線形定数が８０℃において極大となっていたこと
がわかる。
【００３４】これに対して、ＰＺＴ系圧電磁器Ｂでは、
温度変化を与えても強誘電性正方晶相のままであるた
め、上記のように比較的低い温度に非線形挙動の極大点
が存在しないことがわかる。
温度変化を与えても強誘電性正方晶相のままであるた
め、上記のように比較的低い温度に非線形挙動の極大点
が存在しないことがわかる。
【００３５】よって、図５から明らかなように、強誘電
性菱面体晶系低温相から強誘電性菱面体晶系高温相への
相転移温度を５０℃以下となるように組成を調整すれ
ば、室温付近に圧電性の非線形挙動の極大点を有する圧
電磁器の得られることがわかる。このような組成とは、
図５から、ＰｂＴｉＯ3 −ＰｂＺｒＯ3 系圧電磁器で
は、ＰｂＴｉＯ3 が５〜１０モル％または３０〜４０モ
ル％含有される組成であればよい。また、この割合は、
Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系圧電磁器では、Ｔｉ／Ｚｒ比
を、５／９５〜１０／９０の範囲、並びに３０／７０〜
４０／６０の範囲とすればよいことを意味している。
性菱面体晶系低温相から強誘電性菱面体晶系高温相への
相転移温度を５０℃以下となるように組成を調整すれ
ば、室温付近に圧電性の非線形挙動の極大点を有する圧
電磁器の得られることがわかる。このような組成とは、
図５から、ＰｂＴｉＯ3 −ＰｂＺｒＯ3 系圧電磁器で
は、ＰｂＴｉＯ3 が５〜１０モル％または３０〜４０モ
ル％含有される組成であればよい。また、この割合は、
Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系圧電磁器では、Ｔｉ／Ｚｒ比
を、５／９５〜１０／９０の範囲、並びに３０／７０〜
４０／６０の範囲とすればよいことを意味している。
【００３６】以上のように、Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系
圧電磁器よりなり、強誘電性菱面体晶系低温相から強誘
電性菱面体晶系高温相への相転移温度が５０℃以下の温
度となる圧電磁器を用いることにより、非線形性挙動を
効果的に利用した圧電素子を製造し得ることがわかる。
圧電磁器よりなり、強誘電性菱面体晶系低温相から強誘
電性菱面体晶系高温相への相転移温度が５０℃以下の温
度となる圧電磁器を用いることにより、非線形性挙動を
効果的に利用した圧電素子を製造し得ることがわかる。
【００３７】本発明の圧電磁器を用いた圧電素子として
は、図６に示すエラスティックコンボルバを例示するこ
とができる。もっとも、エラスティックコンボルバ以外
に、圧電体の圧電性の非線形を利用した他の素子にも、
本発明を適用することができる。
は、図６に示すエラスティックコンボルバを例示するこ
とができる。もっとも、エラスティックコンボルバ以外
に、圧電体の圧電性の非線形を利用した他の素子にも、
本発明を適用することができる。
【００３８】図６において、エラスティックコンボルバ
１は、上述した圧電磁器により圧電体２が構成されてい
ることに特徴を有する。その他の構造については、従来
より公知のエラスティックコンボルバと同様である。す
なわち、圧電体２の上面に、所定距離隔てて入力用イン
ターデジタルトランスデューサ（以下、ＩＤＴと略す）
３，４を形成した構造を有する。ＩＤＴ３，４間には、
出力用電極５が形成されている。圧電体２の裏面には、
アース電極６が形成されている。
１は、上述した圧電磁器により圧電体２が構成されてい
ることに特徴を有する。その他の構造については、従来
より公知のエラスティックコンボルバと同様である。す
なわち、圧電体２の上面に、所定距離隔てて入力用イン
ターデジタルトランスデューサ（以下、ＩＤＴと略す）
３，４を形成した構造を有する。ＩＤＴ３，４間には、
出力用電極５が形成されている。圧電体２の裏面には、
アース電極６が形成されている。
【００３９】このエラスティックコンボルバ１では、入
力用ＩＤＴ３，４から入力信号が与えられ、表面波が励
振される。そして、入力用ＩＤＴ３，４から伝搬してき
た表面波が、圧電体の非線形に基づいて、たたみ込み積
分された信号として出力信号５及びアース電極６間で取
り出される。
力用ＩＤＴ３，４から入力信号が与えられ、表面波が励
振される。そして、入力用ＩＤＴ３，４から伝搬してき
た表面波が、圧電体の非線形に基づいて、たたみ込み積
分された信号として出力信号５及びアース電極６間で取
り出される。
【００４０】
【発明の効果】請求項１〜３に記載の発明によれば、Ｐ
ｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系圧電磁器であって、強誘電性菱
面体晶系低温相から強誘電性菱面体晶系高温相への相転
移温度が５０℃以下とされているため、室温付近で圧電
性の非線形挙動が効果的に発揮される圧電磁器を提供す
ることが可能となる。従って、請求項４に記載の発明の
ように圧電素子に上記圧電磁器を用いることにより、室
温付近で効率等の特性に優れた圧電性の非線形性を利用
した圧電素子を提供することが可能となる。
ｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系圧電磁器であって、強誘電性菱
面体晶系低温相から強誘電性菱面体晶系高温相への相転
移温度が５０℃以下とされているため、室温付近で圧電
性の非線形挙動が効果的に発揮される圧電磁器を提供す
ることが可能となる。従って、請求項４に記載の発明の
ように圧電素子に上記圧電磁器を用いることにより、室
温付近で効率等の特性に優れた圧電性の非線形性を利用
した圧電素子を提供することが可能となる。
【図１】ＰＺＴ系圧電磁器Ａの圧電性の非線形定数の温
度依存性を示す図。
度依存性を示す図。
【図２】ＰＺＴ系圧電磁器Ｂの圧電性の非線形定数の温
度依存性を示す図。
度依存性を示す図。
【図３】ＰＺＴ系圧電磁器の共振周波数の変化率の温度
依存性を示す図。
依存性を示す図。
【図４】ＰＺＴ系圧電磁器の比誘電率の温度依存性を示
す図。
す図。
【図５】ＰＺＴ系圧電磁器の状態図を示す図。
【図６】圧電素子の一例としてのエラスティックコンボ
ルバを示す模式的平面図。
ルバを示す模式的平面図。
１…圧電素子としてのエラスティックコンボルバ ２…圧電磁器により構成された圧電体
Claims (4)
- 【請求項１】 圧電体の圧電性の非線形性を利用した圧
電素子に用いる圧電磁器であって、 Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系圧電セラミックスよりなり、
強誘電性菱面体晶系低温相から強誘電性菱面体晶系高温
相への相転移温度が５０℃以下であることを特徴とす
る、圧電磁器。 - 【請求項２】 前記Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系圧電セラ
ミックスにおけるＴｉ／Ｚｒ比が、５／９５〜１０／９
０または３０／７０〜４０／６０の範囲にある、請求項
１に記載の圧電磁器。 - 【請求項３】 前記Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系圧電セラ
ミックスが、ＰｂＴｉＯ3 及びＰｂＺｒＯ3 を主成分と
して含み、ＰｂＴｉＯ3 が５〜１０モル％または２５〜
４０モル％含有されている、請求項１に記載の圧電磁
器。 - 【請求項４】 圧電体の圧電性の非線形性を利用した圧
電素子であって、 Ｐｂ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 系圧電磁器からなり、強誘電性
菱面体晶系低温相から強誘電性菱面体晶系高温相への相
転移温度が５０℃以下の温度である圧電磁器を用いたこ
とを特徴とする、圧電素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8059563A JPH09255423A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 圧電磁器及び圧電素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8059563A JPH09255423A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 圧電磁器及び圧電素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09255423A true JPH09255423A (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=13116842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8059563A Pending JPH09255423A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 圧電磁器及び圧電素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09255423A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109196672A (zh) * | 2016-06-21 | 2019-01-11 | 前进材料科技株式会社 | 膜结构体及其制造方法 |
-
1996
- 1996-03-15 JP JP8059563A patent/JPH09255423A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109196672A (zh) * | 2016-06-21 | 2019-01-11 | 前进材料科技株式会社 | 膜结构体及其制造方法 |
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