中科院聲學(xué)所薄膜體聲波諧振器及其應(yīng)用

1、引言

2、FBAR的理論分析

FBAR的結(jié)構(gòu)同石英諧振器相同，如圖1所示。它是由上下平面金屬電極和夾在它們中間的一層壓電薄膜材料組成。當(dāng)電壓施加在電極上時(shí)，壓電材料由于逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)械形變并在薄膜內(nèi)激勵(lì)出體聲波，并在兩電極平面之間來回反射，形成機(jī)械諧振，諧振基頻波長等于壓電薄膜厚度的兩倍。

由于FBAR壓電材料中體聲波傳播速度一般是5000~10000m／s，比表面聲波快，因而其結(jié)構(gòu)可以制作得更加精細(xì)，例如頻率在1．6GHz諧振器可以做到厚度僅為3υm，電極厚度為0．3υm，典型面積為0．25mm×0．25mm。

2．1、Mason模型

FBAR的特性阻抗Z_in（ω）最大和最小時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率值，分別為FBAR的并聯(lián)諧振頻率和串聯(lián)諧振頻率，從而可進(jìn)一步計(jì)算有效機(jī)電耦合系數(shù)。

目前聲學(xué)所可以提供如下成套系列產(chǎn)品：

目前聲學(xué)所可以提供成套如下產(chǎn)品：

壓電方面：ZJ-3型精密D33測(cè)試儀，ZJ-4型寬量程型D33測(cè)試儀，ZJ-6型精密D33/D31/D15測(cè)試儀，GDPT-900A型變溫壓電D33測(cè)試儀

介電方面：GWJDN-1000型高低溫介電測(cè)試系統(tǒng)，GWJDN-600型四通道高低溫介電測(cè)試儀

鐵電方面：ZT-4A鐵電測(cè)試儀，F(xiàn)E-5000型鐵電材料測(cè)試儀，JKTD-1000型鐵電測(cè)試儀

儲(chǔ)能設(shè)備：CFD-100型儲(chǔ)能電介質(zhì)充放電測(cè)試系統(tǒng)，2．2、MBVD模型

電材料中電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械動(dòng)能的能力成反比。

該模型的串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率分別為

該模型使用六個(gè)集總參數(shù)元件描述FBAR，符合微波電路仿真軟件設(shè)計(jì)的要求，便于達(dá)到一定的濾波器頻率響應(yīng)指標(biāo)而對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行分析和優(yōu)化電路參數(shù)的目的，但模型的缺點(diǎn)是僅能模擬FBAR諧振頻率附近的阻抗特性，并不能給出整個(gè)頻域的特性阻抗。