ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предисловие к русскому изданию из "Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах " Пьезоэлектрические резонаторы и другие селективные пьезоэлектрические устройства с самого начала своего появления тесно связаны с производством радиоэлектронной аппаратуры. Используемые первоначально лишь для повышения стабильности частоты, главным образом в электронных системах радиосвязи, эти устройства вместе с полупроводниковыми элементами и схемами в настоящее время находят самое широкое применение. Это объясняется сочетанием высокостабильиых свойств совершенной кристаллической структуры с возможностью преобразования благодаря пьезоэлектрическому эффекту механических колебаний в электрические и наоборот. [c.6] Пьезоэлектричеству, его использованию (в частности, в резонаторах), а также применению резонаторов в частотных фильтрах и стабилизаторах частоты посвящен ряд монографий и обзоров. Диапазон проблем, связанных с изучением и использованием пьезоэлектричества, довольно обширный. [c.6] При подготовке монографии о пьезоэлектрических резонаторах я стремился отразить современное состояние теории в этой области и дать сведения о достигнутых к настоящему времени параметрах. Кроме того, мне хотелось показать взаимосвязь между формой пьезоэлектрического элемента, материалом, из которого он изготовлен, выбранным типом колебаний, формой и размерами электродов, способами крепления резонаторов и монтажа в корпус. Книга предназначена прежде всего для научных и технических работников, занимающихся вопросами разработки и производства пьезоэлектрических резонаторов, а также электронного оборудования, в котором используются эти резонаторы. [c.6] В русском издании более подробно представлены разделы о пьезоэлектрических материалах, а также о новых типах кристаллических и пьезокерамических резонаторов. [c.7] Хотелось бы выразить глубокую признательность проф. И.С. Резу за создание концепции русского издания книги, рекомендации по введению дополнительных разделов, а также за труд по редактированию книги. Я благодарен И.А. Рокосу, выполнившему перевод книги на русский язык, за его внимательную и добросовестную работу. Я также признателен всем сотрудникам издательства Мир , чьи усилия способствовали выходу книги в свет. [c.7] В течение последующих 15 лет предпринимались попытки объяснить и на основе термодинамических принципов сформулировать теорию пьезоэлектричества. Это в полной мере удалось Фойгту в работе [4], впервые опубликованной в 1894 г. Однако прошло свыше 20 лет, прежде чем пьезоэлектрическое явление получило практическое применение. В 1917 г. Ланже-вен при создании гидролокатора для возбуждения ультразвуковых волн в морской воде использовал пьезоэлектрические свойства кварцевых пластин [5]. Четыре года спустя Кэди опубликовал работу о пьезоэлектрических резонаторах [6], а затем независимо друг от друга Кэди и Пирс [7] применили пьезоэлектрические резонаторы для стабилизации частоты высокочастотных генераторов. После этого пьезоэлектрические резонаторы стали самым распространенным элементом, использующим пьезоэлектрические свойства кристаллов. [c.8] В теоретических работах авторы исходили в основном из предположения линейности упругих, диэлектрических и пьезоэлектрических свойств. Однако подробный анализ свойств кристаллических генераторов и фильтров [16—19] показал, что нелинейные свойства пьезоэлектрических резонаторов влияют на параметры электрических схем. Изучению нелинейных свойств пьезоэлектрических веществ и в настоящее время уделяется значительное внимание [20—23]. [c.9] В шестидесятых годах начинает развиваться другая область применения пьезоэлектрических материалов — элементы и системы, использующие упругие волны, распространяющиеся вдоль поверхности твердого тела, которые получили название поверхностных акустических волн. В течение сравнительно короткого времени было разработано большое количество электронных элементов и схем, основанных на ПАВ. Это прежде всего различные типы частотных полосовых фильтров, резонаторов и линий задержки, предназначенных для аналоговой обработки сигналов, фильтры для приема и сжатия кодированных сигналов, предназначенные для обработки дискретных сигналов различные типы модуляторов когерентного излучения для оптоэлектроники и т. д. В настоящее время частотные фильтры на ПАВ широко используются как в бытовых электронных устройствах (цветных телевизорах, видеомагнитофонах), так и в уникальных электронных комплексах, например в спутниковой связи. Резонаторы на ПАВ применяют для стабилизации частоты генераторов в диапазоне до нескольких сотен мегагерц. [c.9] Фундамент теории ПАВ был создан в семидесятые годы прошлого столетия Рэлеем [24], когда он изучал вопросы, связанные с определением эпицентра землетрясения и распространения волн по водной поверхности. [c.9] Однако интенсивная разработка теории электронных схем и систем, основанных на ПАВ, велась в последние 25 лет. За этот период было опубликовано значительное количество статей в журналах и сборниках, а также создан ряд обобщающих работ [25—32]. [c.10] Широкое использование пьезоэлектрических элементов в электронной промышленности привело к поиску пьезоэлектрических материалов, отвечающих новым высоким требованиям. При производстве резонаторов и фильтров иа объемных волнах основным материалом является кварц, а при производстве элементов на ПАВ — кристаллы ниобата лития, в настоящее время поиск более дешевых и доступных материалов продолжается. Из большого набора разрабатываемых и используемых в настоящее время пьезоэлектрических элементов в данной книге рассматриваются прежде всего те, которые предназначены для аналоговой обработки сигналов. Основное внимание уделено пьезоэлектрическим элементам, основанным на объемных и поверхностных ультразвуковых волнах, а также свойствам пьезоэлектрических материалов, применяемых в производстве этих элементов, и используемой технологии. [c.10] В качестве основного элемента на объемных ультразвуковых волнах служит пьезоэлектрический резонатор или совокупность резонаторов, объединенных в многорезонаторную упругосвязанную или электрически связанную структуру. Под понятием пьезоэлектрический резонатор понимают обработанную пластину (или стержень) из пьезоэлектрика, снабженную двумя или более электродами и совершающую колебания на частоте, близкой к частоте собственного резонанса, синхронно с синусоидальным напряжением, подаваемым на электроды. [c.10] В случае элементов на ПАВ речь идет о частотных фильтрах, работающих по принципу переноса энергии, зависящего от частоты и реализованного с помощью ПАВ, распространяющихся между возбуждающим и детектирующим преобразователями. Приведены резонаторы, выполненные в виде двух- и четырехполюсников, которые для образования стоячей ультразвуковой волны используют систему отражателей. [c.10] Из пьезоэлектрических материалов представлены либо те, которые уже производятся промышленностью, либо намеченные к выпуску в ближайшее время. [c.10] Вернуться к основной статье