Способ контроля процесса поляризации керамических пьезоэлектриков

Авторы патента:

Е. И. Кожеуров, Е. Д. Федченко, В. С. Холопов , В. В. Кочетыгов

H03H3/02 - для изготовления пьезоэлектрических и электрострикционных резонаторов или цепей (схем) (H03H 3/08 имеет преимущество)

О П И С А Н И E 2И Ы

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслуйлик

Зависимое от авт. свидетельства №

МПК Н 03h 3/02

Заявлено 25.Ч11!.1969 (№ 1359114/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 12.11.1971. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 2Х1.1971

Комитет ло делам изооретений и открытий ори Совете Министров

СССР

УДК 621.372.412 (088.8) Авторы изобретения

Е. И. Кожеуров, Е. Д. Федченко, В. С. Холопов и В. В. Кочетыгов, г ., I

Заявитель

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ПОЛЯРИЗАЦИИ

КЕРАМИ Ч ЕСКИХ П ЬЕЗОЭЛ ЕКТРИ КО В

Изобретение относится к технологии производства компонентов радиоаппаратуры и может быть использовано для контроля процесса поляризации керамических пьезоэлектриИзвестны способы контроля процесса поляков. ризации керамических пьезоэлектриков, при которых исследуемый пьезоэлектрик помещается в ультразвуковое поле излучателя; г;од действием последнего на электродах пьезоэлектрика появляется переменное напряжение, пропорциональное наведенному пьезомодулю.

Известны также способы контроля процесса поляризации керамических пьезоэлектриков, состоящие в том, что к испытуемому пьезоэлектрику прикладывается напряжение широкого спектра частот и по величине резонансного пика амплитудно-частотной характеристики тока в цепи пьезоэлектрика определяется величина наведенного пьезомодуля.

Однако при известных способах получают недостаточную информацшо об электрофизических параметрах пьезоэлектрика, в частности невозможно определить диэлектрическую проницаемость, чувствительность пьезоэлектрика, относительный резонансный промежуток и коэффициент электромеханической связи.

С целью получения более точной и достаточно полной информации об электрофизических параметрах пьезоэлектрика без применения специальной аппаратуры по предлагаемому способу в процессе поляризации измеряется статическая и суммарная емкость пьезоэлектрика и по их соотношению оценивается течение процесса поляризации и электрофизические параметры пьезоэлектрика.

При дифференцированном подходе к измерению емкости, в частности при измерении

10 статической и суммарной емкостей пьезоэлектрика, в процессе поляризации можно контролировать протекание процесса поляризации.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемой установки для осуществле15 пия способа контроля процесса поляризации пьезоэлектриков из материала ЦТС-19; на фиг. 2 вЂ” эквивалентная схема пьезоэлектрика вблизи резонансной частоты.

Исследуемый пьезоэлектрик 1 вставляется

20 в специальный держатель. На пьезоэлектрик от источника постоянного тока, подключенного к зажимам 2, подается поляризующее напряжение через добавочное сопротивление 3.

Измерение суммарной и статической емко25 стей в процессе поляризации производится измерителем емкостей 4, включенным через разделительную емкость 5.

Контроль процесса поляризаци ведется путем наблюдения за соотношением суммарной зо» статической ".ìêîñòåé. После включения по296225

8=A зС (5), 1

КсввЂ”

1+0,4

25 (6) у 0 057 Ксв1 / з1

r г"р / р или

Аl =КиКсв (7), 1

faвЂ”

СзСз

Cl+ co (2) 40

Af =fp вЂ” 1

"вз / .вЂ”.зЛГ з вЂ” (/ 64 /за р

50 или (8), c„

fp Сз (4) ляризующего напряжения суммарная и статическая емкости, первоначально имевшие одно и то же значение, изменяются за счет возникновения определенной степени поляризованности пьезоэлектрика. Соотношение статической и суммарной емкостей достаточно полно характеризует течение процесса.

Эквивалентная схема пьезоэлектрика состоит из

На частоте намного меньшей, чем резонансная пьезоэлектрик является конденсатором, емкость которого равна

C =C+C, где C». вЂ” суммарная емкость пьезоэлектрика.

Следовательно, суммарную емкость (С. пьезоэлектрика необходимо измерять на ча-) стотах более низких, чем резонансная.

Статическая емкость (Со) пьезоэлектрика измеряется на более высоких частотах по сравнению с основной резонансной частотой.

Например, для пьезоэлектриков с продольными колебаниями статическая емкость измеряется на частоте f=2fp, а для пьезоэлектриков с радиальными колебаниями статическая емкость измеряется на частоте f=2,25 р, где

fð вЂ” основная резонансная частота пьезоэлектрика.

Измерив суммарную C и статическую Со емкости, легко определить электрофизические параметры пьезоэлектрика.

Резонансная fp и антирезонансная f, частоты пьезоэлектрика определяются:

2-,. y S.„C, Из формул 1 и 2 определяют резонансный

IIPclMeæ ò0ê Af =fz fp откУда

Резонансная частота fp может быть определена предварительно для каждого типоразмера пьезоэлектрика из значений скорости звука или из значений частотной постоянной N.

Частотная постоянная или скорость звука, а следовательно, и резонансная частота fp практически не изменяются в зависимости от степени поляризованности пьезоэлектрика, и максимальная погрешность в определении резонансной частоты за счет степени поляризованности пьезоэлектрика составляет не более

О,5%.

Из формулы 3 определяется относительный

Резонансный промежуток.

Диэлектрическая проницаемость определяется:

11,3 t с з з

S или где 1 вЂ” толщина пьезоэлектрика, см;

$ вЂ” площадь электрода, см ;

С. вЂ” суммарная емкость, вакф;

К вЂ” коэффициент, зависящий от площади электродов и толщины пьезоэлектрика.

Коэффициент электромеханической связи для пластин и дисков определяется по величине относительного резонансного промежутка

Пьезомодуль в динамическом режиме для

30 пьезоэлектрика в форме диска: где r вЂ” радиус диска, см; р вЂ” плотность материала пьезоэлектрика, г/смз;

К» вЂ” коэффициент, зависящий от материала и диаметра пьезоэлектрика.

45 Пьезомодуль в динамическом режиме для пьезоэлектрика в форме стержня: где l вЂ” длина пьезоэлектрика, см;

Кз вЂ” коэффициент, зависящий от материала и длины пьезоэлемента.

В условиях серийного производства для

60 пьезоэлектриков различных размеров и материалов целесообразно иметь заранее подсчитанные коэффициенты Кь К» и Кз или номограммы, по которым можно оперативно воздействовать на процесс поляризации и полу65 чать желаемые параметры пьезоэлектвиков.

296225

Предмет изобретения сри в. l

Фиг. 2

Составитель Г. Челей

Текред 3. H. Тараненко

Корректор Т. А. Абрамова

Рс,iai«op Т. Морозова

Заказ !317/10 Изд ¹ 580 Тираж 473 Подписное

ПНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография. пр. Сапунова, 2

Способ контроля процесса поляризации керамических пьезоэлектриков как в течение, так и по окончании процесса поляризации, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности и полноты информации об электрофизпческих параметрах пьезоэлектрика, измеряют суммарную и статическую емкости пьезоэлектрика и по их соотношению оценивают

1ечение процесса поляризации, электрофизические параметры и степень поляризованности пьезоэлектрика.

Способ повышения пьезоактивности // 178864

Способ исследования пьезоэлектрических резонаторов // 176956

Устройство для металлизации пьезоэлементов // 176955

Устройство для припайки топких отводов // 175533

Способ армирования пьезоэлементов // 174218

Способ контроля процесса поляризации керамических пьезоэлектриков // 169567

Устройство для нанесения металлических // 169566

Способ контроля процесса поляризации керамических пьезоэлектриков // 149813

Способ нанесения никелевого покрытия на кварцевые пластины // 127293

Способ изготовления кварцевых кристаллических элементов ат- среза // 2117382

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для изготовления тонких кристаллических элементов (КЭ) высокочастотных пьезоэлектрических приборов, например, кварцевых резонаторов и монолитных фильтров

Способ изготовления кристаллических элементов // 2150172

Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано на предварительных этапах обработки кварцевых пластин при изготовлении высокочастотных кварцевых резонаторов и монолитных фильтров

Способ изготовления пьезоэлектрических резонаторов и фильтров // 2154894

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в производстве монолитных пьезоэлектрических фильтров и резонаторов

Способ изготовления кристаллических элементов с линзообразными профилями и устройство для его осуществления // 2169985

Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано для изготовления кристаллических элементов с выпуклым профилем, близким к линзообразному, для резонаторов и монолитных фильтров

Способ изготовления кварцевых резонаторов бт-среза // 2169986

Изобретение относится к пьезоэлектронике и может быть использовано для изготовления высокочастотных резонаторов и монолитных фильтров

Способ изготовления высокочастотного кварцевого резонатора с улучшенной линейностью // 2174736

Изобретение относится к области пьезотехники и может быть использовано при изготовлении высокочастотных кварцевых резонаторов и монолитных кварцевых фильтров

Способ изготовления микрорезонаторов крутильных колебаний // 2193274

Изобретение относится к электротехнике, к технологии изготовления пьезоэлектрических резонаторов и может быть использовано при изготовлении микрорезонаторов крутильных колебаний, применяющихся в различных радиоэлектронных устройствах и бытовой электронике

Способ изготовления фильтровых кварцевых резонаторов с улучшенной моночастотностью // 2197058

Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано для изготовления высокочастотных кварцевых резонаторов

Способ изготовления кристаллических элементов и устройство для его осуществления // 2296417

Изобретение относится к области электротехники, в частности к пьезотехнике, и может быть использовано для изготовления кристаллических элементов (КЭ) высокочастотных резонаторов, включая и прецизионные

Способ изготовления кварцевых кристаллических элементов для пьезоустройств с пьезовибраторами срезов yx1/+45° и yx1/-45° // 2397605

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к пьезотехнике, и может быть использовано при разработке кварцевых резонаторов, используемых в высокостабильных кварцевых генераторах, применяемых в связной аппаратуре и навигационной аппаратуре