不对称电极的石英晶体板振动效应【文献综述】

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1、毕业论文文献综述工程力学不对称电极的石英晶体板振动效应1绪论自从第一个石英晶体振荡器问世以来，它作为稳定的频率源，被广泛应用电子、通讯、军事等方面。随着数字技术的高速发展，石英晶体振荡器技术在朝着小型化、片式化、高精度和高稳定化、低噪声、高频化、低功耗、启动快等方向发展，而且晶体振荡器应用领域将更加广泛，需求量也将越来越大。作为一个电子元件，石英晶体谐振器常被用作频率稳定和选择的参考标准。作为最广泛的频率控制产品之一，石英晶体谐振器是利用压电效应来提供稳定的参考频率的。总之，在现代电子系统和设备以及精密时频计量等必

2、需频率控制和管理的领域中，种类繁多的各种晶振已获得广泛应用，并占有素称“心脏”的显要地位.同时，石英晶体谐振器上的电极设计对它的性能有着关键的影响，特别是电极的厚度、尺寸、形状对石英晶体谐振器的电路参数有直接影响，从而影响到谐振器的品质。而当今对于这方面的研究还是相对较少的。随着石英晶体谐振器的迅速发展，作为首选材料的石英，其压电性能正得到积极研究，并广泛应用于石英晶体谐振器的设计和制造中。众所周知，石英是具有压电特性，零温度系数切型，应力补偿切型，低损耗，容易加工等等多种特性于一身的材料，正是因为石英的优良性能，

3、使得它无论在军用还是民用方面都有着广泛的用途。石英晶体谐振器的固有频率不仅与它的形状有关，也与环境参数有关，如：温度，压力，加速度，磁场和电场，这些参数的变化都将不同程度地引起石英谐振器的频率漂移，其中也包括电极对谐振器固有频率的影响。早期的谐振器尺寸都比较大，相对而言，其金属电极镀层尺寸就显得比较小，因此，当时的谐振器在设计制造基本上忽略电极层对谐振器频率的影响。随着社会的发展，技术的进步，人们对产品要求越来越高。当前的谐振器应用，要求获得的谐振器频率更高，更稳定，更加精确。因此谐振器的尺寸设计的很薄，这样一来，

4、我们就必须考虑谐振器金属电极对其振动频率的影响。（１）在吴振所的《厚度剪切振动石英晶体板双层电极的热效应》里提到：3当外界温度改变时，电极层金属包括石英晶体的弹性模量和线膨胀系数也随之改变，从而影响石英谐振器的固有频率，许多谐振器的金属电极层被制成了双层结构来获得与石英板之间更好的粘接效果，所以必须仔细研究不同材料特性的金属层使得谐振器的性能得到尽可能的优化。（２）在徐家明的《金属电极对高阶泛音石英晶体谐振器振动频率的影响》中指出：电极厚度对晶体板高阶泛音厚度剪切振动频率的影响是相当大的，当质量比在较小范围的时候，

5、频率随质量比的增大近似呈线性下降，并且下降速率随着阶数的增高而变大。（３）程炜的《矩形石英晶体谐振器电极的最佳尺寸研究》提到：根据谐振器尺寸参数的变化，分别计算了电容比、品质因数和动态电阻与电极尺寸之间的关系，画出它们之间的关系曲线图。最后，按照使电路参数符合谐振器高品质标准，提出最佳的电极尺寸设计方案。（４）赵文华的《考虑材料耗散的石英晶体谐振器电路参数的计算》中指出：对于实际设计石英晶体谐振器来说，大家关心的并不仅仅是石英晶体的尺寸，而更重要的是一个具体工作频率的石英晶体谐振器在电路中的各个电学参数，比如它的品

6、质因数、等效电阻、等效电容等等。这些参数的计算必须同时考虑石英晶体的压电效应与粘性耗散。我们知道对压电板上金属电极的研究经历了由浅入深，由简单的考虑某个因素对谐振器的影响到综合考虑电极诸多因素对谐振器共同作用的影响。在最初的理论研究中，我们将石英晶体谐振器看成无限大的金属层与石英板相结合的模型、紧接着是完全覆盖电极石英板模型和部分覆盖电极（对称）石英板模型。随着社会发展科技的进步，人们也越来越重视电极对石英晶体板振动效应的研究。尽管如此，前人得出的结论是存在缺陷的不全面的，因为在实际的生产操作中，电极并不是完全对称

7、的覆盖在石英板上。这样便有了新的模型：不对称电极的石英板模型。显然若按照最初的理论研究，这样的结果是不精准的，因为它忽略了电极的偏移带来的影响。在这样的背景下，我们有必要研究不对称电极石英晶体板的振动效应。通过借助Matlab数学计算软件我们画出电容比与频率关系示意图，本文的研究工作将进一步完善电极对石英晶体板振动效应的分析，为生产更高品质的谐振器提供指导。参考文献[1]王骥.石英晶体谐振器分析和设计基础.http://piezo.nbu.edu.cn/piezo/Publications/PiezoResonat

8、orGB.PDF[2]赵文华.考虑材耗散的石英晶体谐振器电路参数的计算[D].硕士论文，宁波大学.2006.[3]程炜.矩形石英晶体谐振器电极的最佳尺寸研究[D].本科论文，宁波大学.2009.[4]孙妮莎.带有电极的五阶泛音石英晶体谐振器分析[D].本科论文，宁波大学.2009.[5]吴振.厚度剪切振动石英晶体板双层电极的热效应[D].本科论文，宁波大学.