电子元器件工艺导论三.ppt

§3. 压电、热释电和铁电器件;§4.2 压电滤波器;逆压电效应： 　　若将具有正压电效应的电介质晶体置于电场中，电介质晶体将发生形变，晶体的这种因外电场作用而产生形变的现象称为逆压电效应． 二．压电材料性能参数 １．机电耦合系数 正压电效应时：机械功=弹性贮存能＋电能 逆压电效应时：电功=极化电能＋机械能 　并不能实现100%的能量转换;机电耦合系数－－用于描述压电体中机电耦合有效程度的参数 　k２=转换获得的能量／输入的总能量 　　 与压电振子的振动模式有关 ２．机械品质因素－－衡量压电体(压电振子)在谐振时机械内耗大小的参数 　　Ｑm=2πWm/Wk Wm—谐振时振子内贮存的最大机械能量 　 Wk---谐振时振子每周期内机械损耗的能量 　　Ｑm也是与压电振子的振动模式有关;三．滤波器的类型： 1. 低通滤波器 ;２．高通滤波器 ;３．带通滤波器 ;４．带阻滤波器 ;四．压电滤波器 １．何谓压电滤波器 　　将压电谐振器与电感，电阻和电容按一定的设计组合起来，以满足应用要求的功能组件． ２．压电滤波器的类型 　晶体滤波器： 　　　石英晶体，铌酸锂晶体，钽酸锂晶体 　陶瓷滤波器;３．压电陶瓷滤波器的组成 　　单个压电振子组成的滤波器衰耗特性很差，一般都是将多个压电振子按一定方式组合起来使用． 　组合方式： 　　梯形滤波器(链型滤波器)： 　　 Ｌ型，Ｔ型，π型 　　桥型滤波器： 　　 桥式，差接桥式;二端振子组成的各种滤波器结构 ;４．压电陶瓷滤波器的例子 　Ａ．　低频(124kHz)滤波器的网络结构 ;Ｂ．中频(465kHz)滤波器的电路结构 ;Ｃ．高频(30MHz)滤波器的电路结构 ;５．压电陶瓷滤波器的特点: 元件数目大为减少(对于长条伸缩振子=L+2C) 可靠性大为提高 温度稳定性：晶体滤波器：极佳 　　　　　　　陶瓷滤波器：优于ＬＣ 质量因数：比LC高２～４个数量级 　　用于窄带滤波器时，比LC窄2~3数量级;普通晶体滤波器的带宽和频率范围： ;单晶体滤波器的带宽和频率范围 ;陶瓷滤波器的带宽和频率范围 ;6．压电滤波器的衰耗特性: (串片-串臂振子) 　　　　　　　　　　　　(并片-并臂振子);§3.3 压电声表面波器件;声表面波的分类： 　取决于激发状态的不同和所用材料性能的差异． 瑞利(Rayleigh)波(研究最充分) 兰伯(Lamb)波 　斯东尼莱(Stoneley)波 　乐浦(Love)波 　　　;声表面波的激发与检测 　利用叉指换能器 ;　叉指换能器的频率响应特性－具有带通性 　;二．声表面波延迟线 延迟原理：利用声表面波的传播速度比电磁波慢十万倍的特点来实现信号的延迟．相应器件尺寸比同频率下的电磁波器件尺寸小得多，且易获得大延迟时间，工作频率可达几个GHz． 声表面波延迟线的分类： 　非色散延迟线： 　　延迟时间与信号的频率无关的延迟线 采用叉指宽度和间隔相等的均匀叉指换能器 　色散延迟线： 　　延迟时间与信号的频率有关的延迟线 采用叉指间距随x而变的叉指换能器(发射) 等长度指条的宽带换能器(接收);声表面波色散延迟线的结构和频率特性 ;三．声表面波滤波器 工作原理： 　利用叉指换能器具有带通性的频率特性 组成：叉指换能器＋与之附着的压电介质 工作过程： 　在输入换能器上施加交流信号，激起声表面波，该声表面波被输出换能器接收并转换成电信号，加到负载上． 特点： 只有当输入叉指换能器上的电信号频率所对应的表面波波长与叉指换能器的电极周期一致时，电信号才能从输入换能器传输到输出换能器; 据此可通过适当设计叉指电极的结构来控制电信号的传输,从而实现滤波的目的. 2. 仅能设计为带通型的,难以实现低通和高通特性. 3. 可分别设计幅频特性和相频特性;§3.4 压电变压器;二．压电变压器的结构形式与特点 Ａ．具有反馈连接的横向变压器:结构简单，输出稳定;Ｂ．纵向振动模式变压器：升压比与几何尺寸无关，取决于Q和k2,远低于横向变压器，但输入阻抗高;Ｃ．组合式横向变压器１：输出功率大，采用多层独石陶瓷电容器工艺制作多层独石压电陶瓷变压器。;D．组合式横向变压器2：谐振频率低，升压比小;E．两端输出型变压器：两端输出，两端输出电压可以不同;Ｅ．中间抽头型变压器：靠近发电部分的端头的输出电压较高，不同抽头的输出电压不同，可多抽头同时输出，但总功率不变。;Ｆ．切变模式压电变压器:输出电压与厚度切变模式、机电耦合系数有关，谐振频率只与厚度有关，与长度无关，可以达到较高工作频率 ;Ｇ．圆片型压电变压器：输出电流较大 ;Ｈ．环形压电变压器：谐振频率低，输出电流较小，输出电压较高;三．压电变压器的工作特性