[發明專利]NdCa4O(BO3)3晶體零頻率溫度系數切型及應用

有效

• 申請號: 201010136214.3
• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN101847975A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 袁多榮;于法鵬;張樹君;潘立虎;尹鑫;郭世義;段秀蘭;趙顯
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H03H3/04
• 分類號: H03H3/04
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

技術領域

本發明涉及一種壓電晶體NdCa₄O(BO₃)₃晶體零頻率溫度系數切型及應用，屬于頻率控制技術領域。

背景技術

石英晶體具有優良的壓電性能，廣泛應用于無線電頻率的控制器件(振蕩器，諧振器)和選擇器件(濾波器)，是電子設備，遙測導航和通訊等系統中的關鍵元器件。現行的壓電晶體頻率控制用零溫度補償切型多為石英晶體，溫度范圍一般在-40-100℃。但石英晶體壓電系數較低(d₁₁＜4pC/N)，機電耦合系數偏低(＜8％)，已不能滿足現代電子通訊技術的發展以及傳感技術的發展，人們迫切需要新的具有更高壓電常數和機電耦合系數的晶體材料。鉭酸鋰(X切)，四硼酸鋰((YXl)51°切)雖然有零頻率溫度系數切型，但是補償溫度范圍有限，溫度系數也較大，參見張沛霖，鐘維烈《壓電材料和器件物理》p.141；Yoshiro?Fujiwara，Masaaki?ONO，Masayuki?Sakai，Noboru?Wakatsuki，STRIP?TYPE?RESONATOR?OF?LITHIUMTETRABORATE，Proc.39th?Ann.Freq.Control?Symp.1985，p.351。磷酸鎵(GaPO₄)、硅酸鎵鑭(La₃Ga₅SiO₁₄)等晶體生產成本較高，而且頻率穩定范圍相對較窄(-130～150℃)，參見Robert?C.Smythe，Robert?C.Helmbold，G.Eric?Hague，II，and?Karen?A.Snow，Langasite，langanite，andlangatate?bulk-wave?Y-cut?resonators，2000?IEEE?Transactions?on?ultrasonics，ferroelectrics，andfrequency?control，2000年第二期47卷355-360頁；A.Zarka，B.Capelle，J.Detaint，D.Palmier，E.Philippot，O.V.Zvereva，Studies?of?GaPO4?crystals?and?resonators，1996?IEEE?InternationalFrequency?Control?Symposium，66-71頁。

發明內容

為了克服現有技術中石英晶體機電耦合系數較低，而鉭酸鋰、硅酸鎵鑭等晶體頻率穩定范圍較窄的問題，本發明提供NdCa₄O(BO₃)₃晶體零頻率溫度系數切型，以實現獲得寬溫度范圍內使用的具有較高頻率溫度穩定性、高機電耦合系數和壓電常數晶體器件。該晶體切型可以使頻率控制器件的使用溫度范圍有較大的提高(-140～200℃)，滿足國防與民用頻率控制器件要求。

本發明采用壓電晶體材料NdCa₄O(BO₃)₃(ZXw)θ切型，采用壓電常數d₂₆寬度切變振動模式，獲得適用于-140-200℃范圍內該晶體的零頻率溫度系數切型。適合制成寬溫度范圍使用的頻率控制器件。

術語解釋：

1.零頻率溫度系數：晶體的彈性常數隨溫度是變化的，其諧振(反諧振)頻率隨溫度的變化可以寫成的溫度的函數：