пьезоэлектрический кристаллический элемент
Классы МПК: | H03H9/25 конструктивные особенности резонаторов с использованием поверхностных акустических волн H01L41/00 Пьезоэлектрические приборы вообще; электрострикционные приборы вообще; магнитострикционные приборы вообще; способы или устройства, специально предназначенные для изготовления или обработки таких приборов и их частей; конструктивные элементы таких приборов H01L41/16 выбор материалов |
Автор(ы): | Вольфганг Валльнефер (IT), Петер Вальтер Кремпль (AT) |
Патентообладатель(и): | АВЛ Гезельшафт фюр Фербреннунгскрафтмашинен унд Месстехник МБХ.Проф.Др.Др.Х.Ц.Ханс Лист (AT) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-03-02 публикация патента:
10.03.1999 |
Для акустических систем поверхностных волн используют термокомпенсированные пьезоэлектрические кристаллические элементы с по меньшей мере одной плоской поверхностью. Элемент кристалла состоит из GaPO4 и его плоская поверхность определена углами Эйлера:
в области 0o,
в области 40-75o, предпочтительно 50-60o, и
в области 0o. Техническим результатом является повышение термостабильности. 2 c. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127011/955.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127160/956.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127102/920.gif)
Формула изобретения
1. Пьезоэлектрический кристаллический элемент с по меньшей мере одной плоской поверхностью, отличающийся тем, что кристалл 1 состоит из GaPO4 и плоская поверхность 3 определена углами Эйлера![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127011/955.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127160/956.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127102/920.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127160/956.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127010/183.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127011/955.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127160/956.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127102/920.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к пьезоэлектрическому элементу, содержащему кристалл с по меньшей мере одной, в основном плоской плоскостью для акустического использования поверхностных волн. Акустические поверхностные волны /AOW/ на пьезоэлектрике применяются в многочисленных конструктивных элементах для обработки сигналов. Эти применения в области YHF (ВУ) и UHF(УКВ) охватывает фильтры, осцилляторы, линии задержки, конвольверы и различные виды датчиков. Важнейшими критериями качества конструктивных элементов для AOW, зависящими соответственно от используемой подложки, является термостабильность времени прохождения или средней частоты, низкое вносимое затухание /ослабление сигналы благодаря вмонтированию конструктивного элемента в тракт сигнала/, а также высокое значение ширины полосы пропускания. Оба последних критерия могут быть выполнены совместно лишь с помощью высокого значения пьезоэлектрической связи. Температурный коэффициент времени прохождения получается из разницы температурных коэффициентов скорости волн и длины пути. Если оба взаимно уничтожаются, то говорят о термокомпенсированном сечении. Подобные сечения могут быть реализованы лишь для немногих материалов. В качестве материала подложки используются в основном ST-кварц и ниобат лития. Первый обладает высокой термостабильностью, но слабой пьезоэлектрической связью. Напротив, ниобат лития имеет очень высокое значение связи, однако время прохождения очень сильно увеличивается с температурой. В качестве компромиссного решения между обоими требованиями используют также танталат лития, термостабильность, однако, также и здесь слишком мала для многих случаев применения. Поиск материалов, в которых высокая пьезоэлектрическая связь соединяется с остаточной термостабильностью, дал в качестве наиболее интересных материалов берлинит /AlPO4/ и тетраборат лития / Li2B4O7/. Оба материала имеют более высокое значение связи, чем кварц, и обладают соответственно сечениями с исчезающими, обращающимися в нуль температурными коэффициентами времени прохождения. Второй /квадратичный/ температурный коэффициент, однако, в каждом случае более чем на порядок величин выше, чем в JT - кварце. Оба субстрата поэтому едва имели успех. В патенте США US-PS 4109172 предлагают, например, термокомпенсированную полупроводниковую пластину /Kafer/ из берлинита в качестве элемента для поверхностных волн, поверхность которой определена углами Эйлера![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127011/955.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127160/956.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127102/920.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127011/955.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127160/956.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127102/920.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127010/945.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127112/946.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127010/945.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127112/946.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127011/955.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127160/956.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127102/920.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127160/956.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127011/955.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127102/920.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127020/177.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127160/956.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127160/956.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127011/955.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127160/956.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127102/920.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127011/955.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127160/956.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127102/920.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127011/955.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127102/920.gif)
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127102/920.gif)
Тот факт, что здесь речь идет о просто повернутом сечении, облегчает ориентацию и размера элемента кристалла, особенно в случае массового производства. Изобретение моно использовать для многочисленных электронных устройств в области частот от 30 МГц до 3 ГТц. Простым примером является поперечный фильтр /фиг. 2/. При этом на плоскую поверхность 3 пьэзоэлектрического кристаллического элемента 1 наносятся два гибридных цифровых преобразователя 1e, 1a. Электрический сигнал на входном преобразователе 1e с помощью пьезоэлектрической связи возбуждает в субстрате акустическую поверхностную волну. Она движется вдоль поверхности 3 к выходному преобразователю 1a и вызывает там электрический выходной сигнал. Путем варьирования преобразователя можно оптимизировать пропускательную способность фильтра. Другое возможное выполнение изобретения относится к химическому датчику на базе AOW. Такое устройство показано, к примеру, на фиг. 3 в виде эскиза. При этом поверхность между или в области преобразователей 1a, 1e покрыта селективно абсорбирующим слоем 4. Измеряемая частота М и получающаяся в опорном устройстве /преобразователи 1e, 1a и опорный слой 4"/ опорная частота R направляются в устройство для обработки сигнала 5, где получают разностную частоту D в качестве собственно измеренного сигнала. Благодаря обусловленному абсорбцией массовому заряду поверхности, изменяется сдвиг фаз между входным и выходным сигналом. С помощью схемы осциллятора можно таким образом измерить концентрацию, например, газов. Благодаря высокой термостабильностью GaPO4 модно использовать такой датчик на этом субстрате при температурах до 900oC или подогревать до такой температуры. Для снижения затухания волн и колебаний параметров дает преимущества применение богатого зонами кристаллического материала предпочтительно из зоны роста плоскости /COOl/ слитка сырого кристалла 2. Кроме того, инфракрасное поглощение в диапазоне длины волны 3 мкм, которое представляет меру концентрации мест помех OH, должно быть по возможности незначительным. В зависимости от диапазона температур следует так выбирать угол
![пьезоэлектрический кристаллический элемент, патент № 2127484](/images/patents/344/2127160/956.gif)
Класс H03H9/25 конструктивные особенности резонаторов с использованием поверхностных акустических волн
Класс H01L41/00 Пьезоэлектрические приборы вообще; электрострикционные приборы вообще; магнитострикционные приборы вообще; способы или устройства, специально предназначенные для изготовления или обработки таких приборов и их частей; конструктивные элементы таких приборов