пьезоэлектрический резонатор

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР - пьезоэлектрический преобразователь с ярко выраженными резонансными свойствами вблизи собств. частот колебаний механич. системы (см. также Резонанс ).Представление П. р. в виде эквивалентной схемы с сосредоточенными параметрами см. на рис. 1. При внеш. возбуждающей частоте f = f_р наступает механич. резонанс и ток в электрич. цепи П. р. достигает макс. значения. При повышении частоты до f_а > f_p называемой частотой антирезоианса, импеданс П. р. становится максимальным, а ток в его цепи - минимальным (резонанс токов).

Рис. 1. Эквивалентная схема пьезоэлектрического резонатора.

Рис. 2. Зависимость реактивного сопротивления пьезоэлектрического резонатора от частоты колебаний.

Величинуназывают резонансным промежутком. Качество П. р. определяется остротой его частотной характеристики (рис. 2) и величиной кпд. Значение частотипозволяет определить ряд важных характеристик П. р., и в первую очередь коэф. эл--механич. связи К ! Экспериментально параметры П. р. определяются методами резонанса - антирезонанса, переменой электрич. нагрузки, круговых диаграмм и др. П. р. широко используются в радиотехнике, электронике, электроакустике и др. в качестве фильтров, резонаторов в задающих генераторах, резонансных пьезопреобразователей и пьезотрансформаторов. Пьезо-электриком в П. р. служит кристалл кварца или пьезо-керамика с малыми потерями. Кварцевые резонаторы применяются в качестве резонансных контуров генераторов электрич. ВЧ-колебаний. Высокая добротность (10⁴ - 10⁵) кварцевого резонатора определяет малый уход частоты генератора от её номинального значения [(10^-3 - 10^-5)%] при изменении окружающей темп-ры, давления и влажности. Разработаны микроминиатюрные кварцевые резонаторы на частоты колебаний 30 кГц - 8,4 МГц, нашедшие применение в электронных часах, системах электронного зажигания двигателей внутр. сгорания и др. П. р. на основе кварца используются в акустоэлектронных устройствах фильтрации и обработки сигналов: монолитных пьезо-электрич. фильтрах, а также фильтрах и резонаторах на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Осн. достоинство резонаторов на ПАВ - возможность использования в устройствах стабилизации частоты и узкополосной фильтрации в диапазоне частот 100- 1500 МГц. Пьезоэлектрич. фильтры из пьезокерамики, как правило, многозвенные, изготавливают на частоты 1 кГц - 10 МГц. При этом на частотах до 3,5 кГц используют биморфные пьезоэлементы, когда П. р. совершает резонансные колебания изгиба по грани; в диапазоне 40-200 кГц применяют П. р. с продольными колебаниями по длине, а на частотах 200-800 кГц - П. р. в виде дисков, совершающих радиальные колебания. На частотах св. 1 МГц используют толщинные колебания пьезокерамич. колец. Рассматриваемые фильтры отличаются простотой конструкции, малыми (по сравнению с LC-фильтрами) габаритами и стабильными рабочими характеристиками (табл.).

Параметры пьезоэлектрического резонатора

Примечание, d-резонансный размер; t-расстояние между электродами; А-площадь электродов.

Лит.: Кэди У., Пьезоэлектричество и его практические применения, пер. с англ., М., 1949; Пьезокерамические преобразователи, под ред. С. И. Пугачева, Л., 1984; Интегральные пьезоэлектрические устройства фильтрации и обработки сигналов, под ред. Б. Ф. Высоцкого, В. В. Дмитриева, М., 1985.

F. F. Легуша, С. И. Пугачёв.

   <<      Предметный указатель      >>