Пьезоэлектрического резонатора

Пьезоэлектрический резонатор состоит из пьезоэлектрической пластины с электродами и держателя. В качестве пьезоэлектри­ческих пластин используются главным образом пластины, выре­занные из природных кристаллов кварца или синтетических пьезоэлектрических кристаллов.

При подключении к электродам пьезоэлектрического резона­тора электрического напряжения его пластина сжимается или растягивается, т. е. в ней возникают механические колебания (об­ратный пьезоэлектрический эффект). Эти колебания создают на поверхностях пластины электрические заряды (прямой пьезоэлек­трический эффект), которые уравновешивают приложенное к ре­зонатору напряжение. При этом пьезоэлектрический резонатор можно представить схемой замещения, показанной на рис. 11.20, а. Емкость C₈ этой схемы называют динамической емкостью, а ем­кость Ср — статической. Последняя представляет собой емкость конденсатора, образованного электродами и пьезоэлектрической пластиной в качестве диэлектрика. Активнее сопротивление r_s ха­рактеризует необратимые потери энергии в резонаторе. Эти потери оцениваются величиной добротности резонатора .

В применяемых на практике пьезоэлектрических резонаторах индуктивность L_s имеет большую величину (от единиц до несколь­ких сотен генри), а величины емкостей C_S и С_P обычно малы (Cs — доли или единицы пикофарад, а С_P — единицы или десятки пикофарад). При этом добротность Q оказывается очень высокой ( 10⁴—10⁶), а величина r _S находится в пределах от нескольких де­сятков или сотен до нескольких тысяч ом.

Учитывая высокую добротность пьезоэлектрического резона­тора, в его схеме замещения в первом приближении можно пренебречь сопротивлением r_s (рис. 11.20,6). При этом экви-

валентное сопротивление резонатора будет чисто реактив­ным:

где — частота последовательного (основного) резонанса;

— частота параллельного резонанса;

C_s = C_SC_P/ (C_S + C_P) — эквивалентная емкость.

График зависимости Z_Э/j показан на рис. 11.21.

Полосу частот называют резонансным промежут­ком пьезоэлектрического резонатора. Величину этого промежутка можно регулировать путем подключения параллельно резонатору дополнительной емкости С _н. При этом С_э будет увеличиваться, а частота f_p и резонансный промежуток будут уменьшаться.