высокочастотный пьезоэлемент

Формула изобретения

Высокочастотный пьезоэлемент типа обратной мезаструктуры, изготовленный из монокристаллической пластины в виде утонченной центральной части с более толстым окружающим ее буртиком, отличающийся тем, что буртик выполнен с разрывом, ширина которого составляет 20 400 толщин утонченной части пьезоэлемента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области пьезоэлектроники и может быть использовано при производстве пьезоэлементов для высокочастотных пьезорезонаторов и монолитных фильтров.

Известны высокочастотные пьезорезонаторы с пьезоэлементами в виде обратной мезаструктуры, представляющие собой монолитную структуру, центральная колеблющаяся часть которой намного тоньше окружающего ее буртика. Такая конструкция (см. например, пат. Франции N 2666705, кл. H 03 H 9/17, 9/25), 1992, позволяет выполнить пьезоэлемент толщиной до 1 мкм и повысить частоту до 1,5 ГГц. Частотная характеристика описанного пьезоэлемента имеет ряд паразитных всплесков и сопротивление такого пьезоэлемента составляет порядка нескольких десятков ом.

Улучшить частотную характеристику пьезоэлементов типа обратной мезаструктуры удается при помощи конструкции, описанной в пат. ЕПВ N 0468051 кл. H 03 H 9/19), 1992. Благодаря изменению формы пьезоэлемента удается снизить паразитные колебания, но они все равно оказывают влияние на частотную характеристику, т.к. и в этом случае пьезоэлемент зажат со всех сторон по всему периметру.

Задача предлагаемого изобретения заключается в улучшении моночастотности характеристики колебаний пьезоэлемента и уменьшении его динамического сопротивления.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в высокочастотном пьезоэлементе типа обратной мезаструктуры, изготовленном из монокристаллической пластины в виде утонченной центральной части с более толстым окружающим ее буртиком, буртик выполнен с разрывом, ширина которого составляет от 20 до 400 толщин утонченной части пьезоэлемента.

На чертежах на фиг. 1 4 представлено несколько вариантов исполнения предлагаемого пьезоэлемента. На фиг. 1 показан пьезоэлемент круглой формы с отсеченным сегментом, у которого разрыв буртика имеет переменную ширину. На фиг. 2 представлен пьезоэлемент круглой формы, у которого буртик имеет разрыв постоянной ширины. На фиг. 3 изображен пьезоэлемент прямоугольной формы с разрывом буртика постоянной ширины. На фиг. 4 представлен прямоугольный пьезоэлемент, у которого ширина разрыва буртика совпадает с шириной одной из сторон пьезоэлемента.

Предлагаемое устройство содержит (см. фиг.1) пьезоэлемент, состоящий из круглой кристаллической пластины, имеющей утонченную часть 1 и буртик 2, содержащий разрыв 3, ширина которого составляет от 20 до 400 толщин утонченной части пьезоэлемента. Аналогично утонченная часть пьезоэлемента и буртик с разрывом показаны на фиг.2, 3 и 4.

Наличие разрыва на буртике, окружающем активную часть пьезоэлемента, способствует существенному освобождению центральной колеблющейся части пьезоэлемента, что приводит к значительному уменьшению паразитных колебаний и улучшению амплитудно-частотной характеристики пьезоэлемента. При этом ширина разрыва буртика составляет от 20 до 400 толщин утонченной части пьезоэлемента. При разрыве менее 20 толщин влияние разрыва на частотную характеристику незначительно, а при разрыве более 400 толщин тонченной части пьезоэлемента конструкция становится механически непрочной, что приводит к значительным деформациям и поломкам пьезоэлемента в процессе его монтажа в кристаллодержатель.

Устройство работает следующим образом. При подаче переменного напряжения на возбуждающие электроды пьезоэлемента /на чертеже не показаны/ в утонченной части кристаллической пластины, расположенной между возбуждающими электродами, возникают колебания. При совпадении частоты возбуждающего переменного напряжения с собственной частотой толщинно-сдвиговых колебаний утонченной части пластины наступает резонанс конструкции, при этом проводимость устройства резко возрастает.

Наличие разрыва в буртике снижает жесткость конструкции и способствует возникновению более активных колебаний рабочей частоты. Кроме того, отсутствие деформаций пластины, вызванных напряжениями, возникающими при замкнутом буртике, значительно уменьшает число вероятных побочных колебаний пластины и способствует уменьшению динамического сопротивления пьезоэлемента, а также существенно уменьшает возникновение двойников в утонченной части пластины, что позволяет уменьшить потери от двойникования не менее, чем на 80%