石英晶體剪切振動(dòng)的其他用途
來(lái)源：http://www.mxsir.cn 作者：康華爾電子 2019年05月07
石英晶體諧振器本身就是屬于一種頻率控制元器件，同樣是頻率控制的電子元件還有聲表面濾波器，聲表面諧振器等，而且它們的外形因?yàn)橛行┫嘞瘢詥慰赐庥^常常有人會(huì)把石英晶體，和聲表濾波器混淆弄錯(cuò)。在厚切和振蕩模式下，晶體和濾波器會(huì)有什么不一樣，或者會(huì)有怎樣的關(guān)系，可以看看本篇文章，答案為你揭曉。
石英晶體作為濾芯。-被動(dòng)激發(fā)的石英晶體用作具有一個(gè)或多個(gè)石英晶體的濾波器電路中的濾波器元件（特別參見(jiàn)石英濾波器部分）。這里的一個(gè)特點(diǎn)是單片濾波器元件。它們使用厚度剪切振蕩的振蕩模式，否則會(huì)干擾次級(jí)諧振。在“雙重”的情況下，兩個(gè)振動(dòng)模式對(duì)稱地使用n1m1p1和反測(cè)量n1m2p1。
圖2.66單片石英過(guò)濾器的剪切振動(dòng)模式
從圖2.66A和B中的移動(dòng)方向和相應(yīng)的極性，可以繪制根據(jù)圖2.67的等效電路，以同時(shí)使用兩種類型的移動(dòng)（振動(dòng)模式）。通過(guò)改變電極面積和電極間距，可以影響帶寬和衰減曲線。通過(guò)應(yīng)用高階模式實(shí)現(xiàn)多極聲表濾波器元件是可能的（圖2.66C），但是需要非常高的精度來(lái)生產(chǎn)這種濾波器。
圖2.67單片石英濾波器
其他波形：
除了先前描述的體波（Bulkwave）的使用之外，表面波（SAW）（或SAW=表面聲波）也用在石英襯底上。OFW主要用于SAW濾波器，也用作高頻（200-1000MHz）振蕩器的諧振器和延遲元件。彈性體上的表面波首先由Rayleigh（LordRayleigh，Proc.Math.Soc.London1887）描述。與聲波在振蕩體（諧振器）中傳播的體積振蕩相反，表面波振蕩的波僅在諧振器的表面上傳播（圖2.68）。進(jìn)入諧振器主體的穿透深度極低，約為2個(gè)波長(zhǎng)。這使得可以在殼體中進(jìn)行簡(jiǎn)單且堅(jiān)固的安裝。表面元件僅需要粘合到具有無(wú)效下側(cè)的載體上。
圖2.68表面波的運(yùn)動(dòng)
表面波由壓電傳感器同一表面上的成對(duì)電極激發(fā)（圖2.69）。電極的距離d等于波長(zhǎng)8的一半（d=8/2），它確定諧振器的固有頻率，電極（指狀物）的數(shù)量為“諧振銳度”。利用表面波的傳播速度<，得到表面元件的固有頻率f0。
圖2.69表面諧振器
用于SAW元件的切割角2=36°和42°接近于AT切割，2=35°。可實(shí)現(xiàn)的，頻率相關(guān)的振動(dòng)質(zhì)量對(duì)應(yīng)于等式（35），抽真空外殼的系數(shù)為10A1012和5.6A1012對(duì)于正常壓力。因此它們大約在125,000到6,000之間。相應(yīng)的等效電路圖如圖2.69所示。對(duì)應(yīng)于體積振蕩器的等效電路圖的相似性導(dǎo)致相同的電抗特性。連接電抗的影響是相同的。因此，在這里保留與石英晶振技術(shù)類似的術(shù)語(yǔ)是顯而易見(jiàn)的。頻率的溫度響應(yīng)對(duì)應(yīng)于等式（14）的拋物線。拋物線常數(shù)約為a=（32A10-9//C），T0=25°C，0到70°C之間的值是可能的。
石英晶體作為濾芯。-被動(dòng)激發(fā)的石英晶體用作具有一個(gè)或多個(gè)石英晶體的濾波器電路中的濾波器元件（特別參見(jiàn)石英濾波器部分）。這里的一個(gè)特點(diǎn)是單片濾波器元件。它們使用厚度剪切振蕩的振蕩模式，否則會(huì)干擾次級(jí)諧振。在“雙重”的情況下，兩個(gè)振動(dòng)模式對(duì)稱地使用n1m1p1和反測(cè)量n1m2p1。
圖2.66單片石英過(guò)濾器的剪切振動(dòng)模式
圖2.67單片石英濾波器
除了先前描述的體波（Bulkwave）的使用之外，表面波（SAW）（或SAW=表面聲波）也用在石英襯底上。OFW主要用于SAW濾波器，也用作高頻（200-1000MHz）振蕩器的諧振器和延遲元件。彈性體上的表面波首先由Rayleigh（LordRayleigh，Proc.Math.Soc.London1887）描述。與聲波在振蕩體（諧振器）中傳播的體積振蕩相反，表面波振蕩的波僅在諧振器的表面上傳播（圖2.68）。進(jìn)入諧振器主體的穿透深度極低，約為2個(gè)波長(zhǎng)。這使得可以在殼體中進(jìn)行簡(jiǎn)單且堅(jiān)固的安裝。表面元件僅需要粘合到具有無(wú)效下側(cè)的載體上。
圖2.68表面波的運(yùn)動(dòng)
因此，聲表面濾波器的固有頻率僅取決于電極在由材料預(yù)定的傳播速度下的距離。通過(guò)光刻技術(shù)施加激發(fā)表面波所需的梳狀電極。該工藝的技術(shù)限制和制造扁平和微結(jié)構(gòu)化表面所需的拋光技術(shù)給出了SAW元件的頻率上限。因此，SAW元件的頻率范圍從大約80MHz延伸到1000MHz，即它連接到體波的頻率范圍。
圖2.69表面諧振器
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