JPH0452677B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0452677B2 JPH0452677B2 JP58020005A JP2000583A JPH0452677B2 JP H0452677 B2 JPH0452677 B2 JP H0452677B2 JP 58020005 A JP58020005 A JP 58020005A JP 2000583 A JP2000583 A JP 2000583A JP H0452677 B2 JPH0452677 B2 JP H0452677B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- case
- same
- electrodes
- piezoelectric effect
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は圧電素子二枚を貼り合せてなる貼り合
せ型圧電振動子に関する。
せ型圧電振動子に関する。
従来例の構成とその問題点
貼り合せ型圧電振動子の一つであるバイモルフ
型圧電振動子の応用例はそのたわみ振動を利用し
て電気入力を加えることによつて振動させる逆圧
電効果を利用するもの、また外部から機械振動を
加えることにより電気信号を加える圧電効果を利
用してなるものの二種類にわけられる。前者の場
合の応用例としては超音波や音波の送波器、振動
発生器等の応用例があり後者の場合は超音波等の
音波の受波器や振動ピツクアツプが代表的な例で
ある。
型圧電振動子の応用例はそのたわみ振動を利用し
て電気入力を加えることによつて振動させる逆圧
電効果を利用するもの、また外部から機械振動を
加えることにより電気信号を加える圧電効果を利
用してなるものの二種類にわけられる。前者の場
合の応用例としては超音波や音波の送波器、振動
発生器等の応用例があり後者の場合は超音波等の
音波の受波器や振動ピツクアツプが代表的な例で
ある。
従来バイモルフ型圧電振動子には二種類があ
る。これを第１図、第２図で説明する。第１図は
並列接続法第２図は直列接続法によるバイモルフ
型圧電振動子の断面図である。第１図にのいて
１，２は矢印方向に分極された圧電素子で境界面
３において二枚が電気的、機械的に接続されてい
る。分極方向は矢印の方向でもわかるように二枚
共、同一方向に向いている。圧電素子１，２の主
面４，５にはそれぞれ電極が設けられており、そ
の電気接続は面３，５及び面４，５を電源Ｖに接
続している。
る。これを第１図、第２図で説明する。第１図は
並列接続法第２図は直列接続法によるバイモルフ
型圧電振動子の断面図である。第１図にのいて
１，２は矢印方向に分極された圧電素子で境界面
３において二枚が電気的、機械的に接続されてい
る。分極方向は矢印の方向でもわかるように二枚
共、同一方向に向いている。圧電素子１，２の主
面４，５にはそれぞれ電極が設けられており、そ
の電気接続は面３，５及び面４，５を電源Ｖに接
続している。
今この振動子を逆圧電効果で使う場合を考える
と圧電素子１は分極方向を逆方向の電界がかかる
為長さ方向に延び逆に圧電素子２は同方向に電界
がかかる為長さ方向に縮む、従つて片一方が延び
片一方が縮む為図のようなたわみ運動をおこす。
と圧電素子１は分極方向を逆方向の電界がかかる
為長さ方向に延び逆に圧電素子２は同方向に電界
がかかる為長さ方向に縮む、従つて片一方が延び
片一方が縮む為図のようなたわみ運動をおこす。
又、逆に圧電効果で使用する場合を考えてみる
と第１図のようなたわみになるように外力が与え
られたとすると圧電素子１は長さ方向に延ばされ
るので面３にの電荷、面４にの電荷がチヤー
ジされる。又圧電素子２は逆に長さ方向に縮めら
れるので面３に、面５にの電荷がチヤージさ
れ面３と面４，５の間に電圧が発生する。
と第１図のようなたわみになるように外力が与え
られたとすると圧電素子１は長さ方向に延ばされ
るので面３にの電荷、面４にの電荷がチヤー
ジされる。又圧電素子２は逆に長さ方向に縮めら
れるので面３に、面５にの電荷がチヤージさ
れ面３と面４，５の間に電圧が発生する。
次に、第２図は圧電素子６，７の分極方向が互
に180°異る方向に接続される直列接続の方法であ
る。この場合も二枚の圧電素子６，７は境界面９
において二枚が電気的、機械的に接続されてお
り、第１図と同様に分極方向に垂直な対抗する面
８，９，１０にはそれぞれ電極が設けられてい
る。この場合は電気入出力端子は面８，１０に接
続されている。今逆圧電効果での利用の場合を考
えると面８に、面１０にの電圧を加えると第
１図と同様に圧電素子６の素子は長さ方向に延び
圧電素子７の素子は長さ方向に縮み第２図のよう
なたわみ振動を行う。逆に、圧電効果の利用を見
た場合外力が加わり、第２図のようなたわみをし
た場合、圧電素子６は長さ方向に延される為、面
８に、面９に、逆に圧電素子７は面９に、
面１０にの電荷がチヤージされ面８〜１０に電
圧が生じる。
に180°異る方向に接続される直列接続の方法であ
る。この場合も二枚の圧電素子６，７は境界面９
において二枚が電気的、機械的に接続されてお
り、第１図と同様に分極方向に垂直な対抗する面
８，９，１０にはそれぞれ電極が設けられてい
る。この場合は電気入出力端子は面８，１０に接
続されている。今逆圧電効果での利用の場合を考
えると面８に、面１０にの電圧を加えると第
１図と同様に圧電素子６の素子は長さ方向に延び
圧電素子７の素子は長さ方向に縮み第２図のよう
なたわみ振動を行う。逆に、圧電効果の利用を見
た場合外力が加わり、第２図のようなたわみをし
た場合、圧電素子６は長さ方向に延される為、面
８に、面９に、逆に圧電素子７は面９に、
面１０にの電荷がチヤージされ面８〜１０に電
圧が生じる。
今たわみ特性、電気特性を比較する為に第１図
第２図の圧電素子の形状寸法を同一としそれぞれ
の電気容量をｃとし、又、圧電素子の厚みをｔと
すると第１図の場合の逆圧電効果によるたわみを
ξ1第２図の場合をξ2又圧電効果による発生電圧を
V1、V2とし、逆圧電効果の入力電圧をどちらも
Ｖ、圧電効果による外力をどちらもＦとするとそ
れぞれξ1＝Ａ×d31×Ｖ／π、ξ1＝Ａ×d31×Ｖ／2t V1＝Ｂ×d31×Ｆ、V2＝２×Ｂ×d31×Ｆであ
る。又電気インピーダンスは共振周波数以下であ
ればそれぞれZ1＝１／2ωC、Z2＝１／ωcである。
第２図の圧電素子の形状寸法を同一としそれぞれ
の電気容量をｃとし、又、圧電素子の厚みをｔと
すると第１図の場合の逆圧電効果によるたわみを
ξ1第２図の場合をξ2又圧電効果による発生電圧を
V1、V2とし、逆圧電効果の入力電圧をどちらも
Ｖ、圧電効果による外力をどちらもＦとするとそ
れぞれξ1＝Ａ×d31×Ｖ／π、ξ1＝Ａ×d31×Ｖ／2t V1＝Ｂ×d31×Ｆ、V2＝２×Ｂ×d31×Ｆであ
る。又電気インピーダンスは共振周波数以下であ
ればそれぞれZ1＝１／2ωC、Z2＝１／ωcである。
従つて、逆圧電効果の場合入力電荷は並列接続
（第１図）の場合直列接続（第２図）の場合より
倍になつて倍歪んでいることになる。又、圧電効
果の場合、並列接続（第１図）の出力電荷は直列
接続（第２図）と同じで発生電圧が直列接続（第
２図）の場合の倍（6dB）アツプされることにな
る。このことから一般に逆圧電効果を利用する場
合、同一印加電圧で直列接続の場合より並列接続
の方がよく歪むため並列接続を使う方が有利であ
りこれが使われる場合も多い。又、逆に圧電効果
の利用の場合は直列接続を利用することが有利で
ある。
（第１図）の場合直列接続（第２図）の場合より
倍になつて倍歪んでいることになる。又、圧電効
果の場合、並列接続（第１図）の出力電荷は直列
接続（第２図）と同じで発生電圧が直列接続（第
２図）の場合の倍（6dB）アツプされることにな
る。このことから一般に逆圧電効果を利用する場
合、同一印加電圧で直列接続の場合より並列接続
の方がよく歪むため並列接続を使う方が有利であ
りこれが使われる場合も多い。又、逆に圧電効果
の利用の場合は直列接続を利用することが有利で
ある。
しかし、同一振動子で圧電効果と逆圧電効果の
両方使用するような用途（例えば超音送の送受信
を同一の素子で行う場合）にはどちらかの一つで
使わざるを得ない。従つて、入力電圧又は出力感
度のどちらかを犠牲にしているわけである。
両方使用するような用途（例えば超音送の送受信
を同一の素子で行う場合）にはどちらかの一つで
使わざるを得ない。従つて、入力電圧又は出力感
度のどちらかを犠牲にしているわけである。
発明の目的
本発明は入力電圧、出力感度の両方を同時に満
足できる貼り合せ型圧電振動子を提供するもので
ある。
足できる貼り合せ型圧電振動子を提供するもので
ある。
発明の構成
本発明は厚み方向に互いに分極方向が180°異な
るような分極を二つ以上有する第１、第２の圧電
振動子を備え、この圧電振動子の互いに重なる部
分の分極方向が同方向になるように貼り合せた貼
り合せ型圧電振動子である。
るような分極を二つ以上有する第１、第２の圧電
振動子を備え、この圧電振動子の互いに重なる部
分の分極方向が同方向になるように貼り合せた貼
り合せ型圧電振動子である。
実施例の説明
第３図に本発明の一実施例を示す。第３図にお
いて、圧電素子１１，１２はほぼ真中で分極方向
が180°異なるように分極されそれぞれの分極域に
応じて分極面に垂直な面に電極１３〜１８が設け
られ圧電素子１１と１２は電極で電気的機械的に
接続されている。
いて、圧電素子１１，１２はほぼ真中で分極方向
が180°異なるように分極されそれぞれの分極域に
応じて分極面に垂直な面に電極１３〜１８が設け
られ圧電素子１１と１２は電極で電気的機械的に
接続されている。
本発明の圧電振動子を圧電効果で使用したい場
合、外力が加わり素子が図のようにたわんだとす
ると、圧電素子１１は延びる為電極１３に、電
極１４に、電極１７に、電極１６にの電荷
が発生し、電極１４，１７を接続すると第２図の
場合の同じ電圧が電極１３，１６及び電極１５，
１８の間に発生する。従つて、電極１３，１８間
と電極１５，１６間を両端子とした場合の出力電
圧は第２図の場合と同じ直列接続の例となる。
合、外力が加わり素子が図のようにたわんだとす
ると、圧電素子１１は延びる為電極１３に、電
極１４に、電極１７に、電極１６にの電荷
が発生し、電極１４，１７を接続すると第２図の
場合の同じ電圧が電極１３，１６及び電極１５，
１８の間に発生する。従つて、電極１３，１８間
と電極１５，１６間を両端子とした場合の出力電
圧は第２図の場合と同じ直列接続の例となる。
又、逆圧電効果で使いたい場合は電極１４に
電極１３〜１５に、電極１７に、電極１６〜
１８にの電圧をそれぞれ印加すれば第１図の並
列接続と全く同じで並列型バイモルフの構成とな
る。電極１３〜１８をメモリーやICスイツチで
行えば逆圧電効果、圧電効果の使い方によつて並
列接続直列接続の切り換えは非常に簡単であり、
超音波の送受信のような使い方の場合は非常に有
利である。
電極１３〜１５に、電極１７に、電極１６〜
１８にの電圧をそれぞれ印加すれば第１図の並
列接続と全く同じで並列型バイモルフの構成とな
る。電極１３〜１８をメモリーやICスイツチで
行えば逆圧電効果、圧電効果の使い方によつて並
列接続直列接続の切り換えは非常に簡単であり、
超音波の送受信のような使い方の場合は非常に有
利である。
発明の効果
本発明の貼り合せ型圧電振動子は１ケのトラン
スジユーサーで送信時には並列接続で同一入力電
圧でパワーを大きくとり、送信が終ればすぐ直列
接続のバイモルフにし受信すれば受信感度が大き
くとれる。
スジユーサーで送信時には並列接続で同一入力電
圧でパワーを大きくとり、送信が終ればすぐ直列
接続のバイモルフにし受信すれば受信感度が大き
くとれる。
第１図、第２図はそれぞれ従来の並列型、直列
型の圧電振動子の断面図、第３図は本発明の実施
例に係る圧電振動子の断面図である。 １１，１２……圧電振動子、１３〜１８……電
極。
型の圧電振動子の断面図、第３図は本発明の実施
例に係る圧電振動子の断面図である。 １１，１２……圧電振動子、１３〜１８……電
極。
Claims (1)
- １ 厚み方向に互いに分極方向が180°異るような
分極を二つ以上有する第１、第２の圧電振動子を
備え上記第１、第２の圧電振動子の互いに重なる
部分の分極方向が同方向になるように貼り合せた
貼り合せ型圧電振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58020005A JPS59146298A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 貼り合せ型圧電振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58020005A JPS59146298A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 貼り合せ型圧電振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59146298A JPS59146298A (ja) | 1984-08-22 |
| JPH0452677B2 true JPH0452677B2 (ja) | 1992-08-24 |
Family
ID=12015012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58020005A Granted JPS59146298A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 貼り合せ型圧電振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59146298A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02122458U (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-08 | ||
| US7538477B2 (en) * | 2006-11-27 | 2009-05-26 | Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Multi-layer transducers with annular contacts |
| US10129656B2 (en) | 2009-01-30 | 2018-11-13 | Avago Technologies International Sales Pte. Limited | Active temperature control of piezoelectric membrane-based micro-electromechanical devices |
| US8258678B2 (en) | 2010-02-23 | 2012-09-04 | Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Short range ultrasonic device with broadbeam ultrasonic transducers |
-
1983
- 1983-02-09 JP JP58020005A patent/JPS59146298A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59146298A (ja) | 1984-08-22 |
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