壓電元件與霍爾元件

壓電元件壓電效應(yīng)：不存在對稱中心的異極晶體，受外力作用發(fā)生機械應(yīng)變時在晶體中誘發(fā)出介電極化或電場的現(xiàn)象（稱為正壓電效應(yīng)），或者在這種晶體加上電場使晶體極化，而同時出現(xiàn)應(yīng)變或應(yīng)力的現(xiàn)象（稱為逆壓電效應(yīng)）。壓電元件是利用壓電效應(yīng)制成的電子元件，常見的如石英晶體、聲表面波濾波器、陶瓷濾波器、陶瓷陷波器等等。這些元件的共同特點是，體積小、重量輕、頻帶寬、抗干擾性好且不用調(diào)整。石英晶體石英晶體又叫石英晶體諧振器。是利用石英晶體的壓電特性制成的一種電諧振元件，在各種通信設(shè)備及遙控設(shè)備中常見。石英晶體的結(jié)構(gòu)、符號和等效電路。（建）結(jié)構(gòu)石英晶體的結(jié)構(gòu)、符號和等效電路。（建）結(jié)構(gòu)把石英單品材料按一定的方式切割下來的薄片，就成為石英晶體。在晶體的兩個相對表面鍍上銀層并裝上一對金屬板，就組成了石英品體。不同切割方式、不同尺寸、不同形狀的石英品體具有不同的固定謝振頻率及其他參數(shù)。如果在石英晶體的兩個極板間加上電壓時，石英晶體就會產(chǎn)生機械形變，相反，若在石英晶體上施加一個力的作用，使石英品體發(fā)生形變，則在晶體兩基板上產(chǎn)生異種電荷，兩極板間產(chǎn)生電壓，這就是石英晶體的壓電效應(yīng)。如果將石英品體兩極板件加一交流電壓，并且交流電壓的頻率等于石英晶體的固有頻率，品體就會振動，此時振幅最大，能量轉(zhuǎn)換效率最高，這種現(xiàn)象叫做壓電諧振。（b）電路圖形符號石英晶體的等效電路如上圖。圖中Co是石英晶體的靜態(tài)電容和分布電容的總和，一般為幾十pF；C1為動態(tài)電容，一般為0.01--0.0001pF；R1為等效串聯(lián)電阻，也稱為諧振電阻，一般為幾十至幾百歐姆；L1為等效電感。主要參數(shù)標(biāo)稱頻率：技術(shù)條件中指定的諧振頻率。諧振器在該頻率時的阻抗呈現(xiàn)電阻性。標(biāo)稱頻率都標(biāo)注在外殼上，便于使用。基準(zhǔn)溫度：測量石英諧振器時指定的環(huán)境溫度。調(diào)整頻差（室溫頻差）：基準(zhǔn)溫度時的工作頻率相對于標(biāo)稱頻率的最大偏離值。總頻差（頻率偏移）：某溫度范圍內(nèi)的工作頻率相對于標(biāo)稱頻率的最大偏離值。溫度頻差（頻率漂移）：在規(guī)定條件下，某溫度范圍內(nèi)的工作頻率相對于基準(zhǔn)溫度下工作頻率的最大偏離值，它代表了晶振的頻率溫度特性。負(fù)載電容：與石英晶體儀器決定負(fù)載諧振頻率的有效外接電容。晶振元件相當(dāng)于電感，組成振蕩電路需配接外部電容，此電容即負(fù)載電容cL。負(fù)載電容常用的標(biāo)準(zhǔn)值有：16、20、30、50、100pF。負(fù)載諧振電阻：石英諧振器與指定的外部電容相連接，在諧振頻率時的電阻值稱負(fù)載諧振電阻。激勵電平：石英諧振器工作時消耗的有效功率稱激勵電平。激勵電平應(yīng)大小適中，過大會使電路頻率穩(wěn)定度變差，過小會使振幅減小和不穩(wěn)定或不起振。一般激勵電平不應(yīng)大于額定值，但也不要小于額定值的50%。常用標(biāo)準(zhǔn)值有0.1、0.5、1、2、4mW。零溫度系數(shù)點：頻率隨溫度的變化率為零的溫度點稱零溫度系數(shù)點。石英晶體使用注意事項選用石英晶體時，要選用正規(guī)廠家的產(chǎn)品，只要產(chǎn)品質(zhì)量好，用在電路中就不會出現(xiàn)頻率不穩(wěn)現(xiàn)象。石英晶體的石英片很薄很脆，怕受到劇烈振動。拿取石英晶體時，注意不要跌落到硬地面和受到強烈沖擊。

焊接好的印制電路板，如果有石英晶體諧振器，最好不要用超聲波進行清洗，以免使晶體受到破壞。注意防靜電，這一點在焊接時尤為重要。電路的供電電源不得有浪涌脈沖，最好在電路電源端接有合適的濾波電容。注意晶體的溫度范圍，使用高精度晶體諧振器時，一定要在選用時注意溫度適用范圍，并在電路中采用合適的恒溫措施。石英晶體的檢測用數(shù)字萬用表檢測石英品體，將萬用表置于電容2000pF檔，將待測石英晶體插入電容器的插孔中，若萬用表顯示“1”，則說明此晶體內(nèi)部已漏電或短路；若測得電容值不穩(wěn)定，則說明石英晶體內(nèi)部接觸不良；若測得電容值比正常值小得多，甚至為零，說明晶體內(nèi)部已開路；若測得電容值與正常值一樣，說明石英晶體是好的。陶瓷諧振元件陶瓷諧振器元件大都采用鋯鈦酸鉛陶瓷材料做成薄片，再在兩面鍍上銀層，焊上引線或夾上電極板，用塑料封裝而成。其基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特性、等效電路及應(yīng)用范圍與晶振元件相似，但性能不及晶振，除頻率精度和穩(wěn)定度要求高的場合外，陶瓷諧振元件幾乎可代替晶振元件。LTWLTWL5MB

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465kL—；.―I仇7MHz城波器465kHz濾波器帶迥濾波器6.5MHz陷放器JT6.5MDYYY6.鑒頻器ZT440440k血缶)濾波器(b)陷波器 (c)暴頻器國產(chǎn)陶瓷諧振元件型號由5部分組成，其中第一部分表示元件的功能，例如L表示濾波器，X表示陷波器，J表示鑒頻器，Z表示諧振器；第二部分用字母T表示材料為壓電陶瓷；第三部分用字母W和下標(biāo)數(shù)字表示外形尺寸，某些只用W或者B表示；第四部分用數(shù)字和字母M或K表示標(biāo)稱頻率。陶瓷濾波器：陶瓷濾波器是利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)制成的帶通濾波器。廣泛應(yīng)用于電視機、錄像機、收音機等各種電子產(chǎn)品中作選頻元件。它具有性能穩(wěn)定、無需調(diào)整、價格低等優(yōu)點，取代了傳統(tǒng)的LC濾波網(wǎng)絡(luò)。陶瓷濾波器分雙端陶瓷濾波器和三端陶瓷濾波器。主要參數(shù)：最大輸出頻率：是通帶中幅度衰減損耗最小的頻率。中心頻率：是上下限頻率的幾何平均值（n個數(shù)乘積開n次方根的值）。通帶寬度：上下限頻率之差。此外還有輸入阻抗、輸出阻抗、通帶插入損耗、通帶波動等等。陶瓷陷波器又名帶阻濾波器。用途是阻值或濾除信號中有害分量對電路的影響。陶瓷鑒頻器陶瓷鑒頻器是具有移相鑒頻特性的陶瓷濾波元件，主要用在電視機的伴音中頻放大或解調(diào)電路中以及FM調(diào)頻收音機的鑒頻電路中。它有平衡型和微分型兩種類型，前者用于同步鑒相器作平衡式鑒頻解調(diào)，后者用于查分峰值鑒頻器作差動微分式鑒頻解調(diào)。陶瓷諧振原件的檢測不在路檢測：陶瓷諧振元件內(nèi)部各引腳間均不相連，無論是三端器件還是二端器件，其引腳間的阻值應(yīng)是無窮大。在路檢測：用萬用表的R檔10K位，測陶瓷濾波器任意兩引腳間的阻值，由于其他電路的影響，阻值可能不為無窮大，調(diào)換表筆再測一下阻值，如果阻值兩次測量都為零，可能元件已短路。反之說明元件沒有短路。聲表面波濾波器在一塊具有壓電效應(yīng)的材料基片上蒸發(fā)一層金屬膜，然后經(jīng)光刻，在兩端各形成一對叉指形電極。當(dāng)在發(fā)射換能器上加上信號電壓后，就在輸入叉指電極間形成一個電場使壓電材料發(fā)生機械振動（即超聲波）以超聲波的形式向左右兩邊傳播，向邊緣一側(cè)的能量由吸聲材料所吸收。在接收端，由接收換能器將機械振動再轉(zhuǎn)化為電信號，并由叉指形電極輸出。其結(jié)構(gòu)示意圖如下。

及姓換能器傳播方向吸聲材料￡輸交信湖』表血'波接收換能器負(fù)HI警材料壓屯補底及姓換能器傳播方向吸聲材料￡輸交信湖』表血'波接收換能器負(fù)HI警材料壓屯補底改變叉指換能器的幾何尺寸就可以控制聲表面波濾波器的中心頻率、頻帶寬度和幅頻特性。在選用和使用中要注意。聲表面波濾波器的檢測不在路檢測：從結(jié)構(gòu)圖中可以看出，它的各個引腳互不相連，所以各引腳間的電阻值應(yīng)為無窮大。實際使用中，有些聲表面波濾波器有屏蔽腳，并和某極相連接，此時，應(yīng)測一下屏蔽腳和某極間電阻值，此值應(yīng)當(dāng)為0.在路檢測：用萬用表的紅黑表筆調(diào)換進行兩次測量不同引腳之間的阻值，考慮到外圍電路的存在，所以此值不可能為無窮大，但只要兩次測量有很大值，就說明元件沒有短路?；魻栐魻栃?yīng)：通過電流的半導(dǎo)體在垂直電流方向的磁場作用下，在與電流和磁場垂直的方向上形成電荷積累和出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象。

霍爾元件是應(yīng)用霍爾效應(yīng)的半導(dǎo)體。一般用于電機中測定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，如錄象機的磁鼓，電腦中的散熱風(fēng)扇等;是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，已發(fā)展成一個品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族，并已得到廣泛的應(yīng)用。(a)外形 (b)電路圖形符號 (c)T作原理優(yōu)點：它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高(可達1MHZ)，耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。主要參數(shù)霍爾系數(shù)(又稱霍爾常數(shù))RH：在磁場不太強時，霍爾電勢差UH與激勵電流I和磁感應(yīng)強度B的乘積成正比，與霍爾片的厚度0成反比，即UH二RH*I*B/O，式中的RH稱為霍爾系數(shù)，它表示霍爾效應(yīng)的強弱。另RH=p*p即霍爾常數(shù)等于霍爾片材料的電阻率p與電子遷移率p的乘積。霍爾靈敏度KH(又稱霍爾乘積靈敏度)：霍爾靈敏度與霍爾系數(shù)成正比而與霍爾片的厚度0成反比，即KH二RH/0，它通?？梢员碚骰魻柍?shù)。型號外形尺寸(mm)電阻率p(￡1?cm)輸入電阻R(Q)輸出電阻R(Q)靈敏