Cristal de tantalato de litio y su aplicación - 07

3 La principal aplicación del cristal de tantalato de litio.

3.1 Filtro de onda SAW

Existen muchos estudios sobre filtros en dispositivos SAW. Los filtros de ondas tienen las ventajas de baja pérdida de transmisión, alta confiabilidad, gran flexibilidad de fabricación, compatibilidad analógica/digital, excelentes características de selección de frecuencia y pueden realizar una variedad de funciones complejas. Generalmente se requiere que los materiales utilizados para fabricar filtros tengan buena planitud superficial, alto coeficiente de acoplamiento electromecánico, pequeña pérdida de propagación, pequeño coeficiente de temperatura, buena repetibilidad, alta confiabilidad, producción en masa y bajo costo.

Los filtros SAW se pueden dividir en filtros de alta pérdida y filtros de baja pérdida según la pérdida de inserción .  Se pueden dividir en filtros transversales y filtros de tipo resonador según la estructura y el método de acoplamiento .  La Figura 2 es un diagrama estructural esquemático de un filtro SAW horizontal (SHSAW). Cuando la señal eléctrica de excitación de entrada pasa a través del transductor interdigital del extremo de entrada, SAW se excita debido al efecto piezoeléctrico inverso y se propaga sobre el sustrato piezoeléctrico para alcanzar el transductor interdigital de salida. Al mismo tiempo, debido al efecto piezoeléctrico, la SAW es excitada por el transductor interdigital de salida. Luego, el dispositivo se convierte en una señal eléctrica para la salida y se implementa el filtrado en el proceso de conversión electroacústica y acústico-electro .

Figura 2. Diagrama estructural del filtro SAW transversal

Los materiales utilizados actualmente para preparar los filtros SAW incluyen principalmente cuarzo, cristal de tantalato de litio y niobato de litio.  cristal (www.wisoptic.com) , etc. La Tabla 5 muestra los principales materiales y sus propiedades piezoeléctricas. Como puede verse en la tabla, el cuarzo tiene el coeficiente de temperatura más bajo y la mejor estabilidad de temperatura. Sin embargo, el coeficiente de acoplamiento electromecánico del cuarzo es demasiado bajo. Cuando la frecuencia de funcionamiento es demasiado alta, el rango de ancho de banda relativo alcanzable caerá drásticamente  debido a la  influencia de  factores como la capacitancia del soporte después de ensamblar el chip. Por eso es difícil que los filtros SAW hechos de cuarzo  para lograr altas frecuencias y grandes anchos de banda.

El coeficiente de acoplamiento electromecánico del tantalato de litio y el niobato de litio es mayor que el del cuarzo. El tantalato de litio puede alcanzar un ancho de banda relativo del 6% al 7%, mientras que el niobato de litio puede alcanzar un ancho de banda relativo del 10% al 12%, pero los coeficientes de temperatura del tantalato de litio y el niobato de litio son relativamente altos. El cristal de tantalato de litio cortado en X tiene una dirección de corte a temperatura cero . Controlando con precisión el corte  En dirección, el punto del coeficiente de temperatura cero se puede controlar dentro del rango de temperatura ambiente, de modo que se puede utilizar para fabricar filtros de alta frecuencia y gran ancho de banda.

 Tabla 5. Materiales SAW y sus propiedades piezoeléctricas.