Технический контроль качества кристаллических элементов из лангатата для устройств пьезотехники
Отчет по практике - Физика
Другие отчеты по практике по предмету Физика
»ьных полос пропускания для этих фильтров лежит в пределах от 0,6 до 4,0%. Для реализации фильтров с относительными полосами пропускания от 0,3 до 0,8% необходим пьезоэлектрический материал, обладающий свойствами, промежуточными между кварцем и танталатом лития. Такими свойствами обладают кристаллы лангасита. Применение лантангаллиевого силиката позволяет реализовать фильтры с относительными полосами пропускания от 0,3 до 0,85%, а также создавать резонаторы с резонансным промежутком 0,8%, для новых типов управляемых по частоте генераторов.
Кристаллы лангасита относятся к пьезоэлектрическим материалам с промежуточным значением коэффициента электромеханической связи, между кристаллами кварца и танталата лития. Основные сравнительные характеристики этих кристаллов приведены в таблице 1.
Наиболее перспективным применением кристаллов лангасита является использование его в качестве пьезоэлектрической подложки для фильтров, работающих как на объемных (ОАВ), так и на поверхностных акустических волнах (ПАВ).
В таблице 1 представлены основные пьезоэлектрические свойства различных кристаллов для ОАВ. Из этой таблицы видно, что по величине коэффициента электромеханической связи кристаллы ЛГС занимают промежуточное место между кристаллами кварца и сильными пьезоэлектриками типа танталата лития, температурный коэффициент частоты также занимает промежуточное значение.
Таблица 1. Сравнительные характеристики пьезоэлектрических кристаллов
Характеристики\ КристаллКварцЛангаситТетраборат литияТанталат литияКЭМС, 5,82447Резонансный промежуток, %0,250,947Добротность Q, 10310050102Температурный коэффициент частоты, 10-6 K-10,51,664
Разработанные на основе лангасита фильтры на ОАВ обладают высокой конкурентоспособностью по сравнению с аналогичными фильтрами на основе кварца. Конструкция фильтров такого типа запатентована.
Применение кристаллов лангасита для создания фильтров на ПАВ имеет высокую перспективу в связи бурными темпами развития мобильной телефонии. Разрабатываемые телефоны новых стандартов (WCDMA), позволяющих не только разговаривать, но и передавать изображение, открывают новые возможности для данного типа передачи информации.
В таблице 2 представлены основные сравнительные характеристики лангасита для поверхностных волн.
Таблица 2. Сравнительные характеристики ПАВ в кварце и лангасите
Характеристики\ КристаллКварц (0, 132.75, 0)Лангасит(0, 140, 22.5)(0, 140, 25)Скорость ПАВ, м/с315727422736КЭМС, %0,140,320,38Температурный коэффициент частоты, 10-8 K-2-3,2-7,8-6,8
Из представленной таблицы видно, что кристаллы лангасита имеют значение КЭМС в два раза больше, чем у кристалла кварца, а их температурные коэффициенты равны. Это позволяет изготавливать широкополосные фильтры с высокой температурной стабильностью. Также необходимо отметить, что величина скорости распространения поверхностной волны в лангасите значительно ниже, эта величина определяет размеры фильтра. При изготовлении фильтров из кварца и лангасита на одинаковую среднюю частоту, геометрические размеры ЛГС фильтров будут меньше, что отвечает требованиям современной электроники и экономит материал.
.2 Монокристаллы лангатата - физические свойства и области применения
Кристаллы лантангаллиевого танталата (лангатат - ЛГТ) имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными материалами (пьезокерамикой и кварцем), применяемыми в датчиках физических величин:
отсутствие у кристаллов ЛГТ фазовых переходов вплоть до температур плавления 1450 C;
отсутствие у кристаллов ЛГТ пироэлектрического эффекта;
отсутствие у кристаллов ЛГТ гистерезиса физических свойств;
высокий Кэмс у кристаллов ЛГТ, более чем в два раза превышающий Кэмс кварца;
постоянный в диапазоне температур до 600 C пьезомодуль d11 (изменение d11 до температуры 450 C не более 5%);
высокое удельное сопротивление (не менее 108 Омм при температуре 540 C).
Основные физические свойства кристаллов лангатата (ЛГТ) в сравнении с традиционными материалами для чувствительных элементов пьезодатчиков представлены в таблице:
СвойстваЕд. изм.Символ NAVYЛангататКварцАРС-850 N-2АРС-856Относительная диэлектрическая постоянная1K=?T33/?080,34,617504100Температура КюриCTc-570360150Пьезомодули10-12 C/N или m/Vz-d116,52,3d33=400d33=620d144,70,9d15=590d15=710Пьезокоэффициенты по напряжению10-3 Vm/N или m2/C-g113858g33=26g33=18,5g1427,718g15=36g15=25Модули Юнга1010 N/m2YE11117,86,35,8YE331910,45,44,5Частотные постоянные L = продольная мода T = поперечная модаHz-m или m/sNL2870-1500-NT1320166620321980Упругая податливость10-12 m2/NSE119,012,815,315,0SE335,29,617,317,0Плотностьg/cm3?6,132,657,77,5Механическая добротность1Qm500001068072
Габариты изделия, возможные покрытия
1.Имеется возможность изготавливать чувствительные элементы в виде дисков с внешним диаметром от 8 мм и внутренним от 3 мм при толщине от 0,5 мм. Возможно изготовление прямоугольных чувствительных элементов.
2.Чувствительные элементы могут иметь шлифованную или полированную поверхность, возможно напыление электродов из различных металлов.
Области применения
1.Указанные элементы из лангатата находят применение в датчиках давления и вибрации, работоспособных до температур в 600 C. Разрабатываются варианты датчиков на температуры до 900 C. Нашими партнерами являются компании Америки, Европы, Японии.
2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
.1 Производственная структура предприятия
Предприятие ОАО "Фомос-Материалс" имеет следующ