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中科院聲學(xué)所薄膜體聲波諧振器及其應(yīng)用

  • 發(fā)表時(shí)間:2019-12-04
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中科院聲學(xué)所薄膜體聲波諧振器及其應(yīng)用


PVDF薄膜.jpg

1、引言

2、FBAR的理論分析

FBAR的結(jié)構(gòu)同石英諧振器相同,如圖1所示。它是由上下平面金屬電極和夾在它們中間的一層壓電薄膜材料組成。當(dāng)電壓施加在電極上時(shí),壓電材料由于逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)械形變并在薄膜內(nèi)激勵(lì)出體聲波,并在兩電極平面之間來回反射,形成機(jī)械諧振,諧振基頻波長等于壓電薄膜厚度的兩倍。

由于FBAR壓電材料中體聲波傳播速度一般是5000~10000m/s,比表面聲波快,因而其結(jié)構(gòu)可以制作得更加精細(xì),例如頻率在1.6GHz諧振器可以做到厚度僅為3υm,電極厚度為0.3υm,典型面積為0.25mm×0.25mm。

2.1、Mason模型

FBAR的特性阻抗Zin(ω)最大和最小時(shí)對應(yīng)的頻率值,分別為FBAR的并聯(lián)諧振頻率和串聯(lián)諧振頻率,從而可進(jìn)一步計(jì)算有效機(jī)電耦合系數(shù)。

目前聲學(xué)所可以提供如下成套系列產(chǎn)品:

目前聲學(xué)所可以提供成套如下產(chǎn)品:

壓電方面:ZJ-3型精密D33測試儀,ZJ-4型寬量程型D33測試儀,ZJ-6型精密D33/D31/D15測試儀,GDPT-900A型變溫壓電D33測試儀

介電方面:GWJDN-1000型高低溫介電測試系統(tǒng),GWJDN-600型四通道高低溫介電測試儀

鐵電方面:ZT-4A鐵電測試儀,F(xiàn)E-5000型鐵電材料測試儀,JKTD-1000型鐵電測試儀

儲(chǔ)能設(shè)備:CFD-100型儲(chǔ)能電介質(zhì)充放電測試系統(tǒng),2.2、MBVD模型

電材料中電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械動(dòng)能的能力成反比。

該模型的串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率分別為

該模型使用六個(gè)集總參數(shù)元件描述FBAR,符合微波電路仿真軟件設(shè)計(jì)的要求,便于達(dá)到一定的濾波器頻率響應(yīng)指標(biāo)而對電路參數(shù)進(jìn)行分析和優(yōu)化電路參數(shù)的目的,但模型的缺點(diǎn)是僅能模擬FBAR諧振頻率附近的阻抗特性,并不能給出整個(gè)頻域的特性阻抗。


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