KR960016344B1

KR960016344B1 - Piez0-electric vibrator

Info

Publication number: KR960016344B1
Application number: KR1019880000558A
Authority: KR
Inventors: 히도아끼 하야시
Original assignee: 아사히 덴파 가부시기가이샤; 히도아끼 하야시
Priority date: 1988-01-25
Filing date: 1988-01-25
Publication date: 1996-12-09
Also published as: KR890012447A

Abstract

요약없음No summary

Description

Piezoelectric vibrator

제1도는 압전진동자를 포함하는 발진기를 표시하는 등가회로.1 is an equivalent circuit displaying an oscillator including a piezoelectric vibrator.

제2도는 본 발명의 압전진동자의 일실시예를 나타내는 정면도.2 is a front view showing an embodiment of the piezoelectric vibrator of the present invention.

제3도는 제2도의 압전진동자의 동작을 설명하는 그래프.3 is a graph illustrating the operation of the piezoelectric vibrator of FIG.

제4A 내지 제4E도는 본 발명에 의한 압전진동자의 여러가지 실시예를 나타내는 정면도.4A to 4E are front views showing various embodiments of the piezoelectric vibrator according to the present invention.

제5A 및 제5B도는 본 발명에 의한 압전진동자의 또다른 실시예를 나타내는 정면도.5A and 5B are front views showing still another embodiment of the piezoelectric vibrator according to the present invention.

제6도는 본 발명에 의한 압전진동자의 임피던스 특성곡선을 나타내는 그래프.6 is a graph showing an impedance characteristic curve of a piezoelectric vibrator according to the present invention.

제7도는 본 발명의 압전진동자의 또다른 실시예를 나타내는 정면도.7 is a front view showing another embodiment of the piezoelectric vibrator of the present invention.

제8도는 제7도의 압전진동자의 임피던스 특성곡선을 나타내는 그래프.8 is a graph showing the impedance characteristic curve of the piezoelectric vibrator of FIG.

본 발명은 압전진동판과 압전진동판의 양면에 사용된 한쌍의 전극을 포함하는 압전진동자에 관한 것으로, 특히 두께-미끄럼방식(thickness-side mode)으로 주로 고조파진동을 발생하기 위한 압전진동자에 관한 것이다.The present invention relates to a piezoelectric vibrator including a piezoelectric vibrating plate and a pair of electrodes used on both sides of the piezoelectric vibrating plate, and more particularly, to a piezoelectric vibrator for generating harmonic vibrations mainly in a thickness-side mode.

압전진동자에는 굴곡진동, 두께-신축진동 및 두께-전단진동과 같은 여러가지 방식이 있다. 메가헤르츠 단위보다 더 높은 진동주파수를 발생하기 위하여 보통 두께-전단 진동방식이 사용된다. 두께-전단진동의 기본주파수는 압전물질로 만들어진 압전진동판의 두께에 역비례한다. 예를들면, AT-커트(CUT)의 수정진동판을 사용하는 경우에, 0.167㎜의 두께를 갖는 진동판을 사용하여 10㎒의 기본주파수를 얻고 0.056㎜의 두께를 갖는 진동판을 사용하면 30㎒의 기본주파수가 발생된다. 그러므로 더 높은 주파수를 발생하는 압전진동자가 필요하면 더 얇은 두께를 갖는 진동판을 사용하여야 한다. 그러나, 0.1㎜보다 더 얇은 두께의 진동판을 정밀하고 고산출로 제조하는 것은 실제로 어려운 일이다. 그러므로 고조파, 가령 20㎒보다 높은 주파수를 얻기 위하여는 제3고조파를 사용하는 것이 보통이 되어 있다. 일반적으로 압전진동자는 기본주파수와 제3고조파주파수중의 하나를 발진하도록 되어 있다. 그러므로 원하는 고조파주파수로 압전진동자를 진동하기 위하여 주파수 선택특성을 갖는 발진회로속에 제공된 가변 코일 또는 콘덴서를 조정하는 것이 보통이다. 제1도에서 이에 대해 더 상세히 설명한다.Piezoelectric vibrators have various methods such as flexural vibration, thickness-stretch vibration, and thickness-shear vibration. Thickness-shear vibrations are usually used to generate vibration frequencies higher than megahertz units. The fundamental frequency of the thickness-shear vibration is inversely proportional to the thickness of the piezoelectric vibrating plate made of piezoelectric material. For example, in the case of using an AT-cut (CUT) quartz plate, a base frequency of 10 MHz is obtained using a diaphragm having a thickness of 0.167 mm, and a base frequency of 30 MHz is obtained using a diaphragm having a thickness of 0.056 mm. Frequency is generated. Therefore, when piezoelectric vibrators generating higher frequencies are required, diaphragms with thinner thicknesses should be used. However, it is practically difficult to manufacture a diaphragm with a thickness thinner than 0.1 mm with high precision. Therefore, in order to obtain harmonics, for example, frequencies higher than 20 MHz, it is common to use third harmonics. In general, piezoelectric vibrators are configured to oscillate one of the fundamental frequency and the third harmonic frequency. Therefore, it is common to adjust a variable coil or a capacitor provided in an oscillation circuit having a frequency selective characteristic in order to vibrate the piezoelectric vibrator at a desired harmonic frequency. This is described in more detail in FIG. 1.

제1도는 압전진동자(1)와 압전진동자에 연결된 발진회로(2)의 등가로회로이다. 압전진동자(1) 양단에는 발진회로(2)의 실효 부하저항(3)과 실효부하 커패시턴스(4)가 직력로 연결되어 있다. 압전진동자(1)를 확실히 진동시키려면 압전진동자(1)와 부하커패시턴스(4)의 임피던스로 구성된 직렬회로의 직렬공명저항에 비하여 부하저항(3)을 충분히 크게 만들 필요가 있으며, 여기에서 직렬공명저항은 등가직렬저항으로 지칭된 것이다. 그러므로 두께 전단방식의 압전진동자(1)를 안정된 방법으로 고조파주파수에서 진동시키기 위하여는 고조파주파수에서의 압전진동자(1)의 임피던스가 기본주파수에서의 그것보다 충분히 적어야 한다.1 is an equivalent circuit of the piezoelectric vibrator 1 and the oscillation circuit 2 connected to the piezoelectric vibrator. An effective load resistance 3 and an effective load capacitance 4 of the oscillation circuit 2 are connected to both ends of the piezoelectric vibrator 1 by linear force. In order to reliably vibrate the piezoelectric vibrator 1, it is necessary to make the load resistance 3 large enough compared with the series resonance resistance of the series circuit composed of the impedance of the piezoelectric vibrator 1 and the load capacitance 4, where the series resonance Resistance is referred to as equivalent series resistance. Therefore, in order to vibrate the thickness shear piezoelectric vibrator 1 at a harmonic frequency in a stable manner, the impedance of the piezoelectric vibrator 1 at the harmonic frequency should be sufficiently smaller than that at the fundamental frequency.

그러나 공지의 압전진동자에서는, 기본주파수의 임피던스와 고조파주파수의 임피던스간의 차이가 작다. 예를들면, 두께 0.21㎜와 8㎜×8㎜의 크기의 정사각형의 진동판을 갖는 압전진동자들의 8㎒의 기본주파수와 24㎒와 제3고조파주파수에서의 임피던스가 다음의 도표 1에 표시된다.However, in a known piezoelectric vibrator, the difference between the impedance of the fundamental frequency and the impedance of the harmonic frequency is small. For example, the fundamental frequency of 8 MHz and the impedance at 24 MHz and the third harmonic frequency of piezoelectric vibrators having a square diaphragm of 0.21 mm thickness and 8 mm x 8 mm are shown in Table 1 below.

[표 1]TABLE 1

상기한 도표 1에서 볼 수 있듯이, 기본주파수의 압전진동자의 임피던스와 제3고조파주파수의 임피던스는 서로 약간의 차이가 있을 뿐이다. 그러므로 공지의 압전진동자를 포함하는 발진회로에서는, 제3고조파는 불안정하게 되고 고조파진동은 정지하게 되며 원하지 않는 기본주파수에서 발진하기 시작한다. 특히 고조파가 최근에 발달된 C-MOS인버터 및 TTL인버터와 함께 사용될 때에는 압전진동자는 진동자 및 발진회로의 특성이 조금만 변동하면 원하는 고조파주파수에서 더이상 진동할 수 없다.As shown in Table 1, the impedance of the piezoelectric vibrator of the fundamental frequency and the impedance of the third harmonic frequency are only slightly different from each other. Therefore, in an oscillation circuit including a known piezoelectric vibrator, the third harmonic becomes unstable and the harmonic oscillation stops and starts oscillating at an unwanted fundamental frequency. In particular, when harmonics are used together with recently developed C-MOS inverters and TTL inverters, piezoelectric vibrators can no longer vibrate at desired harmonic frequencies if the characteristics of the oscillator and oscillation circuit are slightly changed.

본 발명의 목적은 기본주파수의 진동을 선택적으로 억제하고, 원하는 고조파주파수를 안정적으로 진동하게 할 수 있는 두께-전단방식의 신규하고 유용한 압전진동자를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a novel and useful piezoelectric vibrator of thickness-shear method which can selectively suppress vibration of fundamental frequency and stably oscillate desired harmonic frequency.

본 발명에 의하면, 압전물질로 만들어지고 양쪽주 표면을 갖는 진동판과 상기한 진동판의 양주표면에 서로 마주보게 적용된 한쌍의 전극을 포함하는 고조파주파수로 진동하는 압전진동자에 있어서, 적어도 진동판의 윤곽의 일부분이 전극의 윤곽에 국부적으로 가까와지도록 개량된 것이다.According to the present invention, a piezoelectric vibrator vibrating at a harmonic frequency comprising a diaphragm made of piezoelectric material and having a circumferential surface and a pair of electrodes applied to both main surfaces of the diaphragm facing each other, at least a part of the contour of the diaphragm. It is improved so as to be close to the contour of this electrode locally.

본 발명에 의한 압전진동자에 있어서, 기본주파수의 임피던스는 극단적으로 커지고, 반면에 고조파주파수의 임피던스는 실질적으로 증가하지 않거나 약간만 증가하므로, 기본진동은 큰 범위로 억제되고 압전진동자는 원하는 고조파주파수에서 안정적으로 진동할 수 있게 되는 것이다.In the piezoelectric vibrator according to the present invention, the impedance of the fundamental frequency becomes extremely large, while the impedance of the harmonic frequency does not increase substantially or only slightly, so that the fundamental vibration is suppressed to a large range and the piezoelectric vibrator is stable at the desired harmonic frequency. It will be able to vibrate.

본 발명에 의하면, 진동판의 윤곽은 후술하는 여러가지 방법에 의하여 전극의 윤곽에 가깝게 만드는 것이다. 보다 적합한 실시예에서, 진동판의 윤곽의 일부분이 절단되므로서, 진동판의 무게중심이 전극의 무게중심과 편심으로 되도록 한다. 그런 실시예는 특성 및 제조공정의 관점에서 특히 적합하다.According to the present invention, the contour of the diaphragm is made close to the contour of the electrode by various methods described later. In a more suitable embodiment, a portion of the contour of the diaphragm is cut so that the center of gravity of the diaphragm is eccentric with the center of gravity of the electrode. Such embodiments are particularly suitable in view of properties and manufacturing processes.

또한 본 발명에 의하면, 기본주파수에서의 압전진동자의 임피던스는 진동판의 치수를 전극과 맞추어서 균일하게 감소시킴으로써 선택적으로 증가시킬 수 있다.Further, according to the present invention, the impedance of the piezoelectric vibrator at the fundamental frequency can be selectively increased by uniformly reducing the dimensions of the diaphragm in accordance with the electrodes.

제2도는 본 발명에 의한 압전진동자의 일실시예를 나타내는 정면도이다. 압전진동자는 0.21㎜의 두께를 갖는 AT-커트 수정으로 만들어진 진동판(11)을 갖는다. 진동판(11)은 보통 한변이 8㎜인 정사각형이다. 진동판(11)의 전후주표면상에는 전극(12)(13)이 서로 마주보게 적용되어 있다. 제2도에서 진동판(11)의 후부 주표면상에 적용된 전극은 그 리드부분만이 도시되어 있다. 전극(12)(13)들에 연결된 리드선(14)(15)들은 전기적으로 절연물질로 만들어진 스템(16)에 의하여 각각 지지된다. 본 실시예에서, 진동판(11)의 한쪽모서리가 경사선을 따라서 절단되므로서, 진동판의 윤곽의 일부분이 전극(12)(13)의 윤곽에 근접하도록 한다. 이 구성에서, 진동판의 무게중심은 전극(12)(13)들의 무게중심과 편심으로 만들어진다.2 is a front view showing an embodiment of a piezoelectric vibrator according to the present invention. The piezoelectric vibrator has a diaphragm 11 made of an AT-cut crystal having a thickness of 0.21 mm. The diaphragm 11 is a square with one side normally 8 mm. On the front and rear major surfaces of the diaphragm 11, electrodes 12 and 13 are applied to face each other. In FIG. 2, only the lead portion of the electrode applied on the rear main surface of the diaphragm 11 is shown. Lead wires 14 and 15 connected to the electrodes 12 and 13 are each supported by a stem 16 made of an electrically insulating material. In this embodiment, one edge of the diaphragm 11 is cut along the oblique line, so that a part of the contour of the diaphragm is close to the contour of the electrodes 12, 13. In this configuration, the center of gravity of the diaphragm is made of the center of gravity and the eccentricity of the electrodes 12, 13.

본 실시예에서, 진동판(11)의 모서리는 한변 l㎜의 이등변 직각삼각형을 가지는 진동판의 일부분이 제거되는 식으로 절단된다. 기본주파수 및 제3고조파주파수에서의 압전 트랜스듀서의 임피던스가 길이 l이 0 내지 4.0㎜의 범위내에서 변화하는 동안 측정되었다. 임피던스 측정은 크리스탈 임피던스 미터(CI meter)의 도움으로 수행되었으며, 그 결과는 다음 도표 2에 표시된다.In this embodiment, the edge of the diaphragm 11 is cut in such a way that a part of the diaphragm having an isosceles right triangle of one side lmm is removed. The impedance of the piezoelectric transducer at the fundamental frequency and the third harmonic frequency was measured while the length l varied within the range of 0 to 4.0 mm. Impedance measurements were performed with the help of a crystal impedance meter (CI meter), and the results are shown in Table 2 below.

[표 2]TABLE 2

제3도는 기본주파수와 제3고조파주파수의 임피던스의 곡선을 표시한다. 곡선 A는 기본주파수의 임피던스 변화를 표시하고 곡선 B는 제3고조파주파수의 임피던스 변화를 표시한다. 상기한 도표 2와 제3도의 그래프로 알 수 있듯이, 진동판(11)이 그 모서리가 절단되지 않았을때(즉, l=0), 기본주파수의 18.6Ω의 임피던스는 제3고조파의 17.1Ω의 임피던스와 실질적으로 동등하다. 그러나 진동판(11)의 모서리가 절단될때는, 기본주파수의 임피던스가 돌연히 증가하는데 반하여, 제3고조파주파수에서의 임피던스는 길이 l 이 3㎜보다 작은 한 실질적으로 증가하지 않고 길이 l이 3㎜를 초과해도 약간 증가할 뿐이다. 이런식으로 진동판의 모서리를 절단해냄으로써 기본진동을 위한 압전진동자의 임피던스를 제3고조파진동의 임피던스보다 극단적으로 높게 만들 수 있게 되며, 그러므로서 기본진동을 크게 억제되고 압전진동자는 제3고조파주파수로 안정된 방법으로 진동할 수 있게 되는 것이다.3 shows a curve of the impedance of the fundamental frequency and the third harmonic frequency. Curve A shows the change in impedance of the fundamental frequency and curve B shows the change in impedance of the third harmonic frequency. As can be seen from the graphs of Figures 2 and 3 above, when the diaphragm 11 is not cut at its edges (i.e., l = 0), the impedance of 18.6 Hz of the fundamental frequency is substantially equal to the impedance of 17.1 Hz of the third harmonic. However, when the edge of the diaphragm 11 is cut, the impedance of the fundamental frequency suddenly increases, whereas the impedance at the third harmonic frequency does not increase substantially as long as the length l is less than 3 mm and the length l exceeds 3 mm. It will only slightly increase. By cutting the edges of the diaphragm in this way, the impedance of the piezoelectric vibrator for fundamental vibration can be made extremely higher than the impedance of the third harmonic vibration. Therefore, the fundamental vibration is greatly suppressed, and the piezoelectric vibrator at the third harmonic frequency. It will be able to vibrate in a stable way.

제4A 내지 제4E도는 본 발명에 의한 압전진동자의 여러가지 실시예를 나타내는 정면도이다. 제4A도의 실시예에서 진동판(11)의 상측의 양 모서리를 경사선으로 따라서 절단되었으며, 제4B도의 실시예에서 진동판(11)의 상측은 거리 l 만큼 전체적으로 절단되었으며, 제4C도의 실시예에서는 진동판(11)의 한쪽 모서리가 각 변의 길이가 l_H및 l_V(l_H≠ l_V)의 직각삼각형 모양만큼 절단되어 제거된 것이다. 이 실시예들에서 진동판의 무게중심과 편심되어 있다. 제4D도 및 제4E도의 실시예에서는 진동판의 무게중심이 전극이 무게중심과 동심으로 된다.4A to 4E are front views showing various embodiments of the piezoelectric vibrator according to the present invention. In the embodiment of FIG. 4A, both edges of the upper side of the diaphragm 11 were cut along the oblique line. In the embodiment of FIG. 4B, the upper side of the diaphragm 11 was cut entirely by the distance l. In the embodiment of FIG. 4C, the diaphragm One edge of (11) is removed by cutting the length of each side by a right triangle shape of l _H and l _V (l _H ≠ l _V ). In these embodiments the center of gravity of the diaphragm is eccentric. In the embodiments of FIGS. 4D and 4E, the center of gravity of the diaphragm is concentric with the center of gravity of the electrode.

제4도의 실시예에서 정사각형 진동판(11)의 네개의 모서리 전부가 동일한 방법으로 절단되었고, 제4E도의 실시예에서는 톱니모양(11A)이 정사각형 진동판(11)의 네개의 측면모두의 중간부분에 형성된 것이다. 본 발명에 의하면, 압전진동자는 진동판의 무게중심이 전극의 무게중심과 일치할지라도 제3고조파주파수에서 안정적으로 진동할 수 있는 반면에, 기본진동은 효과적으로 그리고 선택적으로 억제될 수 있다.In the embodiment of FIG. 4, all four corners of the square diaphragm 11 are cut in the same manner, and in the embodiment of FIG. 4E, the sawtooth 11A is formed in the middle of all four side surfaces of the square diaphragm 11. will be. According to the present invention, the piezoelectric vibrator can stably vibrate at the third harmonic frequency even if the center of gravity of the diaphragm coincides with the center of gravity of the electrode, while the fundamental vibration can be effectively and selectively suppressed.

제5A 및 5B도는 진동판이 전혀 절단되지 않는 본 발명에 의한 압전진동자의 또다른 실시예를 나타내는 정면도이다. 제5A도의 실시예에서, 전극(12)(13)들은 정사각형 진동판(11)의 각 주표면상에 중심에서 벗어난 위치에 형성되었으며, 제5B도의 실시예에서 전극(12)(13)들은 원형진동판(11)의 각 주표면상에서 중심에서 벗어난 위치에 형성되어 있다. 이들 실시예에서, 진동판(11)의 하측은 전극(12)(13)들에 국부적으로 밀접하게 만들어짐으로써 기본진동이 큰 범위로까지 선택적으로 억제될 수 있다.5A and 5B are front views showing still another embodiment of the piezoelectric vibrator according to the present invention in which the diaphragm is not cut at all. In the embodiment of FIG. 5A, the electrodes 12, 13 are formed at off-center positions on each major surface of the square diaphragm 11, and in the embodiment of FIG. 5B, the electrodes 12, 13 are circular vibration plates. It is formed at the position off-center on each main surface of (11). In these embodiments, the lower side of the diaphragm 11 is made locally close to the electrodes 12, 13 so that the basic vibration can be selectively suppressed to a large extent.

본 발명에 의한 압전진동자의 몇가지 예를 설명한다.Some examples of piezoelectric vibrators according to the present invention will be described.

실시예 1Example 1

진동판이 두께 0.21㎜, 한변의 길이 8㎜인 정사각형 AT-커트 수정판으로 형성되었다. 판의 양쪽 표면상에는 직경 5㎜의 원형전극이 적용되고, 진동판의 무게중심은 원형전극의 중심과 일치하게 하였다. 그 다음에 진동판의 위쪽 양모서리는 제4A도와 같이 절단되었고, 8㎒의 기본진동과 24㎒의 제3고조파에 대한 진동자의 임피던스는 CI미터에 의하여 측정되었다. 측정된 결과는 제6도의 곡선 A 및 B로써 도시된다. 곡선 A는 기본주파수에서의 임피던스 변화를 표시하고 곡선 B는 제3고조파에서의 임피던스 변화를 표시한다. 기본진동의 임피던스는 길이 l이 1㎜보다 길때 급격하게 증가한다. 반면에 제3고조파의 임피던스는 길이 l이 약 2.5㎜보다 작을때 실질적으로 변화하지 않는다. 모서리가 크게(l

4㎜) 절단되었을때, 제3고조파의 임피던스는 약 40Ω밖에 증가하지 않았고 그것은 기본진동의 임피던스에 비하여 극히 작은 것이다. 위쪽 모서리가 l =3㎜로 절단된 20개의 압전진동자가 제작되어서 실제의 발진회로에 결합되었다. 그다음에 압전진동자들은 24㎒의 제3고조파주파수로 진동되었다. 모든 진동자들은 5V의 공칭전압에서 안정적으로 동작하였다. 전압이 공칭전압의 60% 즉 3V로 감소되었을때까지도, 20개의 모든 압전진동자들은 제3고조파에서 매우 안정적으로 진동하였다.The diaphragm was formed from a square AT-cut quartz plate with a thickness of 0.21 mm and a length of 8 mm on one side. Circular electrodes of diameter 5 mm were applied on both surfaces of the plate, and the center of gravity of the diaphragm coincided with the center of the circular electrode. The upper edges of the diaphragm were then cut as shown in Figure 4A, and the impedance of the vibrator for the fundamental vibration at 8 MHz and the third harmonic at 24 MHz was measured by a CI meter. The measured results are shown as curves A and B in FIG. Curve A shows the change in impedance at the fundamental frequency and curve B shows the change in impedance at the third harmonic. The impedance of the fundamental vibration increases rapidly when the length l is longer than 1 mm. On the other hand, the impedance of the third harmonic does not change substantially when the length l is less than about 2.5 mm. Large corners (l

When cut off, the impedance of the third harmonic increased by only about 40 kHz, which is extremely small compared to the impedance of the fundamental vibration. Twenty piezoelectric vibrators with upper edges cut to l = 3 mm were fabricated and incorporated into the actual oscillation circuit. Piezoelectric vibrators were then vibrated at a third harmonic frequency of 24 MHz. All the oscillators were stable at nominal voltage of 5V. Even until the voltage was reduced to 60% of the nominal voltage, or 3V, all 20 piezoelectric vibrators oscillated very stably at the third harmonic.

실시예 2Example 2

제7도와 같이, 진동판(11)은 두께 0.167㎜ 그리고 직경 8㎜의 원형수정판으로 만들어졌다. 진동판(11)의 각 주 표면상에는 직경 4㎜의 원형전극(12)(13)들이 적용되었다. 다음에 진동판(11)의 주변의 일부분이 길이 L만큼 절단되었다. 그렇게 형성된 압전진동자의 임피던스는 CI 미터로 측정되었고, 한편 거리 L은 0 내지 2㎜로 변화되었다. 제8도의 곡선 A는 10㎒의 기본주파수에서의 임피던스 변화를 표시하고 곡선 B는 30㎒의 제3고조파주파수에서의 임피던스 변화를 표시한다. 기본진동의 임피던스는 거리 L이 0.7㎜를 초과할 때 돌연히 상승한다. 제3고조파의 임피던스는 거리 L이 1.5㎜로 되기까지는 실질적으로 증가하지 않는다. 기본진동의 임피던스는 길이 L이 1㎜보다 작은 한에 있어서 제3고조파의 그것보다 낮으나, 원형진동판이 1㎜보다 큰 길이 L로 절단되었을때는 제3고조파의 임피던스는 기본진동의 그것보다 낮아진다는 것을 주의하여야 한다. 압전진동자는 거리 L을 제3고조파의 임피던스가 기본진동의 임피던스보다 작게 선택하므로써 제3고조파주파수로 진동시킬 수 있다는 것이 실험적으로 확인되었다.As shown in Fig. 7, the diaphragm 11 was made of a circular quartz crystal plate with a thickness of 0.167 mm and a diameter of 8 mm. On each major surface of the diaphragm 11, circular electrodes 12 and 13 having a diameter of 4 mm were applied. Next, a part of the periphery of the diaphragm 11 was cut by the length L. The impedance of the piezoelectric vibrator thus formed was measured with a CI meter, while the distance L was varied from 0 to 2 mm. Curve A of FIG. 8 shows the change of impedance at the fundamental frequency of 10 MHz and the curve B shows the change of impedance at the third harmonic frequency of 30 MHz. The impedance of the fundamental vibration suddenly rises when the distance L exceeds 0.7 mm. The impedance of the third harmonic does not substantially increase until the distance L becomes 1.5 mm. The impedance of the fundamental vibration is lower than that of the third harmonic as long as the length L is less than 1 mm, but when the circular vibration plate is cut to length L greater than 1 mm, the impedance of the third harmonic is lower than that of the fundamental vibration. Care must be taken. It has been experimentally confirmed that the piezoelectric vibrator can vibrate at the third harmonic frequency by selecting the distance L smaller than the impedance of the third harmonic.

주변이 1.75㎜의 길이 L로 절단된 압전진동자가 제작되었고 실제 발진회로에 결합되었다. 열개의 압전진동자들 모두가 30㎒의 제3고조파주파수에서 안정적으로 동작하였고 기본주파수에서 진동한 압전진동자는 하나도 없었다.A piezoelectric vibrator cut around 1.75 mm in length L was fabricated and incorporated into the actual oscillation circuit. All ten piezoelectric vibrators operated stably at the third harmonic frequency of 30 MHz, and no piezoelectric vibrators oscillated at the fundamental frequency.

상기에 상세히 설명한대로, 본 발명에 의한 두께-전단방식의 압전진동자에 있어서, 기본주파수의 임피던스는 진동판의 윤곽을 단순히 전극에 가깝게 가져감으로써 기본진동을 큰 범위로까지 억제하도록 선택적으로 증가시킬 수 있는 것이다. 그러므로 압전진동자는 고조파주파수에서 안정적으로 진동시킬 수 있다. 그와 같은 압전진동자는 여러가지 용도로 유리하게 사용될수 있고 관련사업에서 현저한 진전을 제공할 수 있다.As described in detail above, in the thickness-shear piezoelectric vibrator according to the present invention, the impedance of the fundamental frequency can be selectively increased to suppress the basic vibration to a large range by simply bringing the contour of the diaphragm close to the electrode. It is. Therefore, the piezoelectric vibrator can vibrate stably at harmonic frequencies. Such piezoelectric vibrators can be advantageously used for a variety of purposes and can provide significant progress in related projects.

Claims

In the piezoelectric vibrator vibrating at a harmonic frequency, comprising a diaphragm 11 made of a piezoelectric material and having a main surface facing each other and a pair of electrodes 12 and 13 disposed at positions facing each other on the main surface. Piezoelectric vibrator, characterized in that at least a portion of the contour of the diaphragm 11 is locally produced close to the contour of the electrodes 12, 13.

The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the center of gravity of the diaphragm (11) is made eccentrically by the center of gravity of the electrodes (12) (13).

The piezoelectric vibrator according to claim 2, wherein the diaphragm (11) is made of a square plate whose one edge is cut along an oblique line.

The piezoelectric vibrator according to claim 2, wherein the diaphragm (11) is made of a square plate whose adjacent edges are cut along the oblique line.

The piezoelectric vibrator according to claim 3, wherein the diaphragm (11) is formed of a square plate cut along a line parallel to the side facing one side.

4. The piezoelectric vibrator according to claim 3, wherein the inclined line intersects the adjacent side at an angle different by 45 degrees.

3. The piezoelectric vibrator according to claim 2, wherein the diaphragm (11) is formed of a square plate and the electrodes (12) (13) are disposed at positions moved from the center of the diaphragm on each major surface of the diaphragm.

The piezoelectric vibrator according to claim 2, wherein the diaphragm (11) is formed of a circular plate with a portion thereof cut off.

3. The piezoelectric vibrator according to claim 2, wherein the diaphragm (11) is formed into a circular plate and the electrodes (12) (13) are disposed at positions moved from the center of the circular plate on each major surface of the circular plate.

The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the center of gravity of the diaphragm is manufactured in accordance with the center of gravity of the electrodes.

12. The piezoelectric vibrator according to claim 10, wherein the diaphragm is formed of a square plate whose four edges are cut along an oblique line.

The piezoelectric vibrator according to claim 10, wherein the diaphragm (11) is formed of a square plate having a sawtooth shape (11A) on four sides of the square plate.

The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrator for basic vibration is smaller than half the impedance for harmonic vibration.

The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the diaphragm (11) is made of quartz.

The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrator is vibrated at a third harmonic frequency.

The piezoelectric vibrator according to claim 15, wherein the diaphragm (11) has a thickness of about 0.21 mm and the piezoelectric vibrator vibrates at a third harmonic frequency of 24 MHz.

The piezoelectric vibrator according to claim 15, wherein the diaphragm (11) has a thickness of about 0.167 mm and the piezoelectric vibrator vibrates at a third harmonic frequency of 30 MHz.