RU2032252C1 - Пьезоэлемент - Google Patents

Пьезоэлемент Download PDF

Info

Publication number
RU2032252C1
RU2032252C1 SU5066301A RU2032252C1 RU 2032252 C1 RU2032252 C1 RU 2032252C1 SU 5066301 A SU5066301 A SU 5066301A RU 2032252 C1 RU2032252 C1 RU 2032252C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plate
piezoelectric
width
frequency
piezoid
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Inventor
С.А. Сахаров
И.М. Ларионов
В.П. Литвинов
А.В. Медведев
Original Assignee
Товарищество с ограниченной ответственностью фирма "ФОМОС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Товарищество с ограниченной ответственностью фирма "ФОМОС" filed Critical Товарищество с ограниченной ответственностью фирма "ФОМОС"
Priority to SU5066301 priority Critical patent/RU2032252C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2032252C1 publication Critical patent/RU2032252C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к пьезотехнике, и может быть использовано при разработке и изготовлении элементов частотной стабилизации и селекции сигналов. Изобретение решает задачу расширения диапазона частот пьезоэлемента при обеспечении его минимальных размеров. Пьезоэлемент выполнен из кристалла кварца среза y z b / 35°11′± 5′ в виде пластины прямоугольной формы с возбуждающими электродами, продольная ось симметрии которой совмещена с кристаллографической осью Z′ при этом ширина пластины кварцевого пьезоэлемента выбрана в определенном соотношении. Приведен ряд соотношений для ширины пластины. 2 ил.

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к пьезотехнике, и может быть использовано при разработке и изготовлении элементов частотной стабилизации и селекции сигналов.
Известны пьезоэлементы монолитных фильтров и резонаторов, содержащие пьезоэлектрическую пластину прямоугольной формы с размещенными на ее рабочих гранях одной или несколькими парами перекрывающихся возбуждающих электродов с выводами, продольная ось симметрии которых совмещена с кристаллографической осью Z' или Х. Известные пьезоэлементы монолитных фильтров и резонаторов работают на принципе захвата энергии в подэлектродной области, что обуславливает наличие участка пьезопластины, равного 12-14 ее толщин без электродного покрытия. Расстояние от торцовой грани пьезопластины до края электродного покрытия определяется допустимым уровнем потерь колебательной энергии у торцовой грани пьезопластины и, следовательно, достаточно большими габаритами как по ширине, так и по длине пьезоэлемента. При реализации фильтров четвертого, восьмого порядков их габариты значительно возрастают, что затрудняет их применение в современной малогабаритной радиоэлектронной аппаратуре [1].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пьезоэлемент, выполненный из кристалла кварца среза yzb/+35о11' ± 5' в виде пластины прямоугольной формы с возможно возбуждающими электродами, продольная ось симметрии которой совмещена с кристаллографической осью Z' пари этом ширина пластины кварцевого пьезоэлемента выбрана в пределах 22,44 Н ≅ W ≅ 22,62 Н, где W - ширина пьезоэлектрической платины, м; Н - толщина пьезоэлектрической пластины, м [2].
На известном пьезоэлементе выполняются фильтры в диапазоне частот от 10 до 12 МГц, в частности фильтры на частоту 10,7 МГц. На частотах ниже 10 МГц габариты пьезоэлемента имеют достаточно большие размеры, а на частотах выше 12 МГц размер по ширине пьезопластины оказывается малым и не обеспечивает условия технологической выполнимости кристаллического элемента, что значительно ухудшает электрические параметры резонаторов, в частности увеличивается динамическое сопротивление и снижается добротность.
Задачей изобретения является расширение диапазона частот пьезоэлемента при обеспечении его минимальных габаритов.
Это достигается за счет того, что в пьезоэлементе, выполненном из кристалла кварца среза yzb /+35о11'+5' в виде пластины прямоугольной формы с возбуждающими электродами, продольная ось симметрии которой совмещена с кристаллографической осью Z', ширина пластины кварцевого пьезоэлемента выбрана в одном из пределов следующего ряда:
14,7 Н ≅ W ≅ 15 H
18,75 H ≅ W ≅ 19,05 H
25,65 H ≅ W ≅ 25,95 H
28,00 H ≅ W ≅ 28,30 H
38,55 H ≅ W ≅ 38,85 H
42,05 H ≅ W ≅ 42,35 H где W - ширина пьезоэлектрической пластины, м;
Н - толщина пьезоэлектрической пластины, м.
Отличия предлагаемого устройства от известного, такие как
14,70 H ≅ W ≅ 15,00 H
18,75 H ≅ W ≅ 19,05 H
обеспечивают уменьшение габаритных размеров пьезопластины по ширине на более низких частотах от 4 до 7 МГц и от 6 до 10 МГц соответственно;
а отличия
25,65 H ≅ W ≅ 25,95 H
28,00 H ≅ W ≅ 28,30 H
38,55 H ≅ W ≅ 38,85 H
42,05 H ≅ W ≅ 42,35 H
обеспечивают оптимальные размеры пьезоэлементов на более высоких частотах, в частности в диапазоне частот от 11 до 23 МГц.
Таким образом, эти отличия обеспечивают расширение диапазона частот пьезоэлемента при обеспечении его минимальных габаритов.
На фиг. 1 представлена конструкция пьезоэлемента в виде звена второго порядка для монолитного пьезоэлектрического фильтра; на фиг.2 - зависимость добротности от отношения W/H и графики зависимости гармоник колебаний изгиба по толщине от того же отношения W/H.
Пьезоэлемент (фиг.1) содержит пьезоэлектрическую пластину 1, входной 2 и выходной 3 сигнальные электроды и низкопотенциальные электроды 4 и 5.
Пьезоэлемент работает следующим образом.
При подаче на электроды 2 и 4 высокочастотного напряжения с частотой, соответствующей основному колебанию сдвига по толщине (или гармоническому колебанию), в подэлектродной области устанавливается сдвиговая стоячая волна. За счет акустической связи между частотными резонаторами, образованными электродами 2, 4 и 3, 5, сдвиговые колебания входного резонатора передаются в подэлектродную область выходного резонатора, образованного электродами 3 и 5, с выводов которых снимается выходной высокочастотный сигнал.
Выбор значения ширины пьезоэлектрической пластины 1 в вышеуказанных пределах, обеспечивает работу частотных резонаторов без захвата энергии нежелательных резонаторов в направлении ее ширины. При этом отсутствие отсоса колебательной энергии близкорасположенными нежелательными видами колебаний обеспечивает не только высокую моночастотность пьезоэлемента, но и приводит к увеличению добротности частотных резонаторов, за счет чего снижается коэффициент прямоугольности амплитудно-частотной характеристики фильтра.
На фиг.2 представлены результаты экспериментальных исследований, проведенных для пьезоэлементов, изготовленных на частоту 5 МГц с соотношением W/H = 14,85, а с соотношением W/H = 18,9 - на частоту 9 МГц, с соотношением сторон 4,83х16 мм и 8,43х10 мм соответственно. С соотношениями W/H = 25,8, W/H = 28,1, W/H = 38,7 и W/H = 42,20 были изготовлены пьезоэлементы на частоты 12,5, 18, 21,4 и 24 МГц. При этом длина пьезопластины была равна 10,8 и 6 мм, а ширина выбиралась в пределах от 2,14 до 4,69 мм. По оси Х (фиг.2) - отношение W/H, а по оси Y - θ и N - значения добротности и частотных постоянных для двух видов колебаний (кручение по толщине и изгиб по толщине). Из представленных графиков видно, что определенным значениям, указанным в формуле изобретения, соответствует максимум добротности при отсутствии резонансных частот колебаний изгиба по толщине (места разрыва графика), кроме того, максимум добротности имеет место в точках совпадения частоты кручения по толщине с частотой изгиба по толщине. При отклонении соотношений W/H от указанных выше значений как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения на величину 0,1 - 0,15 снижаются как величина добротности частотных резонаторов, так и величина коэффициента акустической связи. При превышении указанных соотношений на величину ± 0,15 W/H величина добротности резонатора снижается более чем на 50% относительно максимального значения. Выполнять пьезоэлементы с значительно худшими электрическими параметрами нецелесообразно, поскольку при этом снижается не только избирательность фильтра, но и появляются нежелательные колебания изгиба по толщине.
Кроме того, при выборе ширины пьезоэлектрической пластины в соответствии с соотношениями, в частности 25,65 Н ≅ W ≅ 25,95 Н, 28,00 Н ≅ W≅ 28,3 H, 38,55 H и 42,05 Н ≅ W ≅ 42,35 Н, имеется возможность увеличить размеры электродов по ширине. Это также снижает величину динамического сопротивления и увеличивает статическую емкость резонаторов. Последнее снижает величину паразитных емкостей монтажа, а уменьшение динамического сопротивления повышает добротность частотных резонаторов и избирательность фильтра.
Таким образом, выбор ширины пластины кварцевого пьезоэлемента в соответствии с предложенными пределами позволяет расширить диапазон рабочих частот пьезоэлемента как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения при обеспечении его минимальных габаритов и оптимальных электрических параметров.

Claims (1)

  1. ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТ, выполненный из кристалла кварца среза yzb/35o 11' ± 5' в виде пластины прямоугольной формы с возбуждающими электродами, продольная ось симметрии которой совмещена с кристаллографической осью z', отличающийся тем, что ширина пластины кварцевого пьезоэлемента выбрана в одном из пределов следующего ряда:
    14,70H ≅ W ≅ 15,00H;
    18,75H ≅ W ≅ 19,05H;
    25,65H ≅ W ≅ 25,95H;
    28,00H ≅ W ≅ 28,30H;
    38,55H ≅ W ≅ 38,85H;
    42,05H ≅ W ≅ 42,35H,
    где W - ширина пьезоэлектрической пластины, м;
    H - толщина пьезоэлектрической пластины, м.
SU5066301 1992-08-10 1992-08-10 Пьезоэлемент RU2032252C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5066301 RU2032252C1 (ru) 1992-08-10 1992-08-10 Пьезоэлемент

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5066301 RU2032252C1 (ru) 1992-08-10 1992-08-10 Пьезоэлемент

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2032252C1 true RU2032252C1 (ru) 1995-03-27

Family

ID=21615170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5066301 RU2032252C1 (ru) 1992-08-10 1992-08-10 Пьезоэлемент

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2032252C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU175586U1 (ru) * 2017-07-06 2017-12-11 Общество с ограниченной ответственностью НПП "МЕТЕОР-КУРС" Пьезоэлемент
RU2700374C1 (ru) * 2018-12-11 2019-09-16 Открытое акционерное общество "Межгосударственная Корпорация Развития" (ОАО "Межгосударственная Корпорация Развития") Пьезоэлектрический компонент для фильтра

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Интегральные пьезоэлектрические устройства фильтрации и обработки сигналов. /Под ред.Б.Ф.Высоцкого и В.В.Дмитриева. М.: Радио и связь, 1985, с.21-55. *
2. Патент Российской Федерации N 1780144, кл. H 03H 9/15, 1990. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU175586U1 (ru) * 2017-07-06 2017-12-11 Общество с ограниченной ответственностью НПП "МЕТЕОР-КУРС" Пьезоэлемент
RU2700374C1 (ru) * 2018-12-11 2019-09-16 Открытое акционерное общество "Межгосударственная Корпорация Развития" (ОАО "Межгосударственная Корпорация Развития") Пьезоэлектрический компонент для фильтра

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4356421A (en) Piezoelectric resonators of an energy-trapping type of a width extensional vibratory mode
US6362561B1 (en) Piezoelectric vibration device and piezoelectric resonance component
US4894577A (en) Piezoelectric vibrator wherein the relative vibration level of unnecessary vibrations is damped, and method of damping the relative vibration level of unnecessary vibrations of the piezoelectric vibrator
JP3193403B2 (ja) 梯子型圧電フィルタ
RU2032252C1 (ru) Пьезоэлемент
RU175586U1 (ru) Пьезоэлемент
JPH0351330B2 (ru)
US4481488A (en) Trapped energy resonator for oscillator and multiple resonator applications
JP3262076B2 (ja) 圧電共振子、圧電共振子の周波数調整方法および通信機器
US7129799B2 (en) Piezoelectric vibration element and piezoelectric filter
US6232698B1 (en) Thickness extensional vibration mode piezoelectric resonator
US3544926A (en) Monolithic crystal filter having mass loading electrode pairs having at least one electrically nonconductive electrode
JP2743701B2 (ja) 発振回路
US6992424B2 (en) Piezoelectric vibrator ladder-type filter using piezoeletric vibrator and double-mode piezolectric filter
SU1780144A1 (ru) Пьeзoэлemeht
JPS63187907A (ja) 圧電共振子
JPS6098711A (ja) 厚みすべり振動子
WO2002101923A1 (fr) Lame vibrante piezo-electrique et filtre utilisant cette derniere
RU2066089C1 (ru) Пьезоэлемент
SU1115205A1 (ru) Пьезоэлектрическое резонансное устройство
RU2066088C1 (ru) Пьезоэлектрический резонатор
JP2884569B2 (ja) オーバートーン用矩形状atカット水晶振動子の製造方法
RU1685234C (ru) Пьезоэлемент монолитного фильтра
JPS59127413A (ja) タンタル酸リチウム振動子
JP3176642B2 (ja) Ktカット水晶振動子