Пьезоэлемент

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ц 59Ü845

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 04.11.75 (21) 2187300t 18-09 с присоединением заявки № (51) М 1л - Н 03Н 9 04

Совета Министров СССР ло делам изобретений н открытий (53) УДК 621.372.412 (088,8) (43) Опубликовано 28.02.78. Б|оллетень ¹ 8, (45) Дата опубликования описания 17.03.78 (72) Автор изобретения

Л. 3. Русаков (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТ

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в пьезоэлектрических резонаторах.

Известен пьезоэлемент, использующийся в низкочастотных пьезоэлектрических резонаторах, работающий на изгибных колебаниях в плоскости длина — ширина, выполненный в виде бруска с направлением ширины, совпадающим (или близким) с полярной осью пьезоэлектрика, с электродами на четырех гранях и контактными площадками, расположенными в узлах изгибных колебаний (1).

Однако известный пьезоэлемент не обеспечивает достаточной стабильности частоты вследствие влияния электродов на наиболее деформируемых гранях, нормальных полярной оси, а также требует повышенной трудоемкости при изготовлении вследствие сплошной металлизации по четырем граням.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является пьезоэлемент, выполненный из пьезоэлектрического материала с направлением ширины вдоль полярной оси пьезоэлектрика, снабженньш электродными покрытиями в форме полос вдоль длины пьезоэлемента, расположенных на двух наибольших противоположных его сторонах, и контактными площадками, размещенными в узлах изгибных колебаний пьезоэлемента и соединенными с электродными покрытиями (2J.

Однако данный пьсзоэлсмспт также нс обсспечивает достаточной стабильности часто5 ты, требует повыи1снной трудоемкости при изготовлении, а также не обеспечивает рабогы в пониженном раоочем диапазоне частот.

Цель изобретения — повышение стабильно10 сти частоты и упрощение изготовления, а также понижение рабочего диапазона частот.

Для этого в пьезоэлементе, выполненном пз пьезоэлектрического материала с направлением ширины вдоль полярной оси пьезоэлек15 трика, снабженном электродными покрытиями в форме полос вдоль длины пьезоэлемента, расположенных на двух наибольших противоположных его сторонах, и контактными площадками, размещенными в узлах изгибных

20 колебаний пьезоэлемента и соединенными с электродными покрытиями, электродное покрытие на каждой из дьух сторон пьезоэлемента состоит из трех полос, одна из которых расположена посередине пьезоэлемента, а две

25 другие — у краев, при этом средние и краевые полосы соединены соответственно с разными контактными площадками, кроме того, пьезоэлемент разделен вдоль длины прорезью на две части с симметричным расположением

50 электродных покрытий на обеих частях.

5У5845

20

На фиг. 1 — 4 представлены вариант»! выполнения пьезоэлемента; на фиг. 5 и 6 -- попсрс гное сечение пьезоэлементов, выполненное соответственно на фиг. 1, 2 и на фпг. 3,4 (cTpeëêàми обозначено направление электрических полей). . Пьезоэлемент, выполненный из пьезоэлектрическогo материала с направлением ш !рины вдоль полярной оси Х пьсзоэлсктрпка, снабжен расположенными на каждой из двух и с!Иб0..5»ших Ilpo7HÂÎ!10,! Îæll ûõ cTop oil 1 и 2 направленными вдоль длины пьезоэлемента электродными покрытиями в форме трех полос 3 — 5, причем одна из полос 4 располо5кспа посередине пьезоэлемента, а дьс другис полосы 3 и 5 — у краев, 11ри этом средние полосы 1 и краевые полосы 3 и 5 соединены соответствсш5о с контактными площадками 6 и 7, размещенными в узлах изгибпых колебаний пьезоэлемента (фиг. 1, 2). Кроме того, пьезоэлемент может быть разделен вдоль длины прорезь!о на две части 8 и 9 с симметричным расположением на них электродных покрытий в ьиде полос 3 — 5 (фиг. 3, 4).

Пьезоэлемент работает следующим образом.

При выполнении пьезоэлемента (фиг. 1, 2), когда к электродным покрытиям В Виде краевых по 70с 3 и 5 приложен положительный потенциал, а к электродным покрытиям в виде средней полосы 4 — QTpHUàòåëüíûé потенциал, упругую деформацию пьезоэлемента создают только составляющие электрического поля, направленные вдоль полярной оси

Х пьезоэлектрика (фиг. 5).

Следовательно, при подаче переменного напряжения в правой и левой половинах пьезоэлемента в любой момент времени деформации будут противоположны и соответственно удлинение одной половины стержня при одновременном укорочении другой вызывает изгионые колебания стер5кп55, собственная резонансная частота которых пропорциональна ширине и обратно пропорциональна квадрату длины.

Почти все поле в пьезоэлементе направле Io вдоль полярной оси, по сосредоточено вблизи поверхностен, поэтому толщина пьезоэлемента может быть существенно уменьшена, что llpHводит к уменьшению трудоемкости его изготовления, уменьшснп5о расхода материала.

2 7,)

При разделении пьсзоэ IeileIITa вдоль дгишы прорезью на две части 8 и 9 (фпг. 3, 4) с симметричным расположением электродных покрытий на этих частях в любой момент времени в каждой из них действуют электрические ноля, направленныс встречно вдоль оси

Л (фиг. 6), что создает противоположные де(1)Ормации сжатия — 17астяжепия Ilo д. 5инс Б обеих частях 8, 9 и приводит к изгпбным колебанияvl каждой из них, происходя!цим в противофазе, что создает уравновешенную дн»а»H÷åcêólo систему. При этом понижается рабочий диапазон частот пьезоэлемента.

В результате уменьшения массы металла, нанесенного па пьезоэлемент (выполне5гие электродных покрытий в виде узких полос), уменьшаются актииныс потери, старение и повышается стабильность I:Icloòû.

Формула изобрстения

1. Пьезоэлемент, выполненньш из пьезоэлектрического материала с направлением ширины вдоль полярной оси пьезоэлектрпка, снабженный электродными покрытиями в форме полос вдоль длины пьезоэлемента, располо5кенных на двух наибольших противоположных его сторонах, и контактными площадками, размещенными в узлах изгибных колебаний пьезоэлемента и соединенными с электродными покрытиями, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты и упрощения изготовления, электродное покрытие на каждой из двух сторон пьезоэлемента состоит из трех полос, одна из когорых распо7o>

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Вс;!Икобритаиии ¹ 1340835, кл.

Н 1Е, о пу бл и к. 1973.

2. Патент СШЛ № 3683213, кл. 310 — 9.6, опублик. 1972.

595845

Ul

Р 1

Раг.4

%Jп2 2

Составитель Г. Захарченко

Техрсд Л. Гладкова

Корректоры: А. Степанова и Н. Федорова

1зедактор Н. Суханова

Заказ 700, 17 Изд. 1ь 305 Тираж 1198 Подписное

1-1ПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр, Сапунова, 2