Пьезоэлемент

 

Использование: в элементах частотной селекции сигналов. Сущность изобретения: выбор расстояний от края пьезоэлемента до контактной площади электрода производится в виде набора значений, кратных толщине кристаллического элемента. 1 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники, в частности, к пьезотехнике и может быть использовано при разработке элементов частотной селекции сигналов.

Известны пьезоэлементы монолитных фильтров, содержащие пьезоэлектрическую пластину прямоугольной формы с размещенными на одной из рабочих граней входным и выходным тонкопленочными электродами с выводами, продольная ось симметрии которых совмещена с кристаллографической осью Z' или Х и с размещенными на противоположной рабочей грани пьезоэлектрической пластины одним или двумя низкопотенциальными электродами с выводами.

Такие пьезоэлементы монолитных фильтров работают на принципе захвата энергии в подэлектродной области [1] Наиболее близким техническим решением является монолитный фильтр, содержащий пьезоэлектрическую пластину прямоугольной формы из кристаллического кварца среза YZb (35^o11'±5') ось симметрии которой совмещена с кристаллографической осью с размерами по ширине пластины /22,44 22,62/ толщины кристаллической пластины [2] Недостатком данного технического решения является ограниченный диапазон возможных размеров и невозможность применения такой конструкции для трехэлектродной системы.

Цель изобретения уменьшение габаритных размеров пьезоэлемента монолитного фильтра по ширине и уменьшение трудоемкости его изготовления за счет групповой технологии его обработки.

Поставленная цель достигается тем, что в пьезоэлементе монолитного фильтра из кристалла кварце среза YZb/35^o13'±8' в виде пластины прямоугольной формы, продольная ось симметрии которой совмещена с кристаллографической осью Z', содержащем тонкопленочную трехэлектродную систему с контактными площадками, расстояние от края пьезоэлемента до контактной площадки обобщенного электрода выбрано равным 18,9, 22,52, 26,8, 28,2, 31,0, 33,4, 35,4, 37,2, 38,8, 40,6, 42,2, толщины кристаллического элемента.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого пьезоэлемента в виде звена второго порядка для монолитного пьезоэлектрического фильтра. Пьезоэлемент монолитного фильтра содержит пьезоэлектрическую пластину 1 из кристалла кварца среза YZb /35^o,13'±8' прямоугольной формы, входной и выходной электроды 2 и 3 и низкопотенциальные электроды 4 и 5. Пьезоэлемент монолитного фильтра работает следующим образом. При подаче на электроды 2 и 4 высокочастотного напряжения с частотой, соответствующей основному колебанию сдвига по толщине в подэлектродной области устанавливается сдвиговая стоячая волна. За счет акустической связи между частными резонаторами 2,4 и 3,5 сдвиговые колебания передаются в подэлектродную область выходного частотного резонатора, образованного электродами 3 и 5, с выводов которых снимается выходной высокочастотный сигнал.

Выбор значений расстояний от края пьезоэлемента до края контактной площадки величиной равной 18,9, 22,53, 25,8, 28,2, 31,0, 33,4, 35,4, 37,2, 38,8, 40,6, 42,2 толщины кристаллического элемента обеспечивает работу частных резонаторов без захвата энергии нежелательных резонансов в направлении ее ширины. Это обеспечивает относительно высокую моночастотность, что приводит к увеличению добротности частных резонаторов вследствие отсутствия потерь колебательной энергии на близко расположенные нежелательные виды колебаний.

Экспериментальные исследования показали, что максимальные значения добротности и коэффициента акустической связи между частными резонаторами соответствуют значениям расстояний от края пластины до контактной площадки, равные 18,9, 22,53, 25,8, 28,2, 31,0, 33,4, 35,4 38,2, 38,8, 40,6, 42,2 толщины кристаллического элемента. При отклонении от указанных значений уменьшается добротность и появляются нежелательные колебания гармоник изгиба по толщине.

Реализация настоящего изобретения была произведена на пьезоэлементе частотой 21,4 МГц c размерами 4,5 х 3,2 мм и расстоянием от края пластины до контактной площадки равным 0,0762 х 35,4 2,7 мм.

Указанный пьезоэлемент обладает такими же характеристиками, что и пьезоэлемент диаметром 5 мм с трехэлектродной системой. Пьезоэлемент в соответствии с настоящим изобретением позволяет уменьшить габариты фильтра и снизить трудоемкость его изготовления за счет групповой технологии обработки кристаллического элемента и последующей его резки на отдельные элементы.

Формула изобретения

Пьезоэлемент, выполненный из кристаллического кварца среза YZb / 35^o13'±8' в виде плоской прямоугольной пластины, продольная ось симметрии которой совмещена с кристаллографической осью Z', содержащий тонкопленочную трехэлектродную систему с обобщенным электродом и контактными площадками, отличающийся тем, что расстояние от края пьезоэлемента до контактной площадки обобщенного электрода выбрано равным 18,9; 22,53; 25,8; 28,2; 31,0; 33,4; 35,4; 37,2; 38,8; 40,6; 42,2 толщины кристаллического элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1