单旋转GaPO4贴片谐振器的性质以及应用

单旋转GaPO4贴片谐振器的性质以及应用

高灵敏度和高热量这种压电石英晶体的稳定性,使其成为各种各样高温电子设备产品的非常有吸引力的选择应用,因此缺乏热电性保证温度变化不会对传感器信号造成干扰,此外在高压下的敏感性,以及高温下的加速度计,力传感器和超声波传感器,谐振器稳定且具有一定的压电系数,因为任何在稳定范围内的工作温度下,可以给出温度补偿切割以及更高的灵敏度降低流体阻尼.

新型石英晶体正磷酸镓(GaPO4)显示出非常有前途的谐振器特性应用,比石英更有优势的是温度稳定性高达970°C,机电耦合更高系数和低阻尼,单独旋转Y切割谐振器研究了不同的旋转角度:Y-84°谐振器显示低机电耦合系数和Q因子的数量级是数百万,但也很高驱动级别依赖关系(DLD),Y-15°45'谐振器在第三次谐波中以10MHz工作,与HC-52/U水晶支架相比,安装在HC-52/U水晶支架上石英谐振器在相同的晶体支架低运动电阻约为30Ω,Q因数约为200000.因为该谐振器可用于高耦合系数VCXO应用具有非常高的牵引范围1500ppm.

这种高耦合谐振器的DLD非常低,切角约为Y+27°的谐振器没有频率跳跃和频率非常线性依赖于温度在室温至600°C的温度范围内,关键词:GaPO4,正磷酸镓,共振器,VCXO,OCXO,驱动级别压电石英晶体正磷酸镓(GaPO4)属于与石英(32或D3)相同的点组具有相似的物理特性,但由于缺乏α-β相变的大多数材料性质是稳定的高达970°C,发生相变(低石英>方石英样结构),对石英的其他优点是双倍压电系数d11因此更高电气机械耦合系数k.

密度更高(3570千克/立方米)导致较低的声速,从而导致a具有相同频率的谐振器的厚度较小,首次对GaPO4谐振器进行了测量1989年,并且由于材料质量低的结果很穷为增加材料做了很多努力GaPO4谐振器的质量和制造工艺,本文概述了不同的属性单独旋转的Y切割GaPO4谐振器,已经建成自1990年以来测量及其应用,在图1中理论上预期的耦合系数和计算出的温度偏差对共振频率的依赖性(第一偏差)温度频率,TCF1)显示为房间温度(25°C).

角度θ(x轴)表示周围的旋转量由GaPO4制成的Y切割板的晶体x轴,该耦合系数k非常强烈地依赖于θ和θ在θ=90°(z切割)时消失,有两个兴趣点,温度系数TCF1消失的地方,他们是叫做Hi-Q和Hi-k,在-16.5°附近的Hi-k切割有一个耦合两倍的石英AT切割,但Hi-Q切入GaPO4仅显示非常低的耦合,其他应用,如温度传感器,需要很高谐振频率的温度依赖性,两次削减(TCF1的极值)是可能的:接近Y-45°和Y+30°,谐振器应用最重要的特性表I中比较了石英和GaPO4的含量.

压电谐振器可以用简单的方式表示串联谐振电路用静态电容C0旁路(图2),损失包括在运动阻力中R1,C1是运动电容,L1是运动电容电感,电极,外壳和电缆包括在内静电容C0,在大多数情况下,最后一项非常小,第二项是τφ通过足够大小的石英晶体谐振器,可以忽略不计具有良好的能量捕获能力,如果外壳被疏散然后第三个词减少了,晶体的声学损失可以衡量.

大多数石英晶体谐振器固定在夹具中,对于估计频率和压力的温度依赖性,驱动电平依赖于低功率仅使用相同甚至更高的网络分析仪测量的频率才能达到驱动电平,网络分析仪用于测量等效电路的电气参数,所有测量在校准状态下进行,如果驱动电平太高,则滞后效应和非线性响应影响频率,相位行为和导入取决于频率.