JPH07226648A - 共振周波数可変型共振子 - Google Patents
共振周波数可変型共振子Info
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- JPH07226648A JPH07226648A JP4055794A JP4055794A JPH07226648A JP H07226648 A JPH07226648 A JP H07226648A JP 4055794 A JP4055794 A JP 4055794A JP 4055794 A JP4055794 A JP 4055794A JP H07226648 A JPH07226648 A JP H07226648A
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Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 発振回路のQを高め、高感度で、かつ、超小
型の共振周波数可変型共振子を提供する。 【構成】 Si基板1の表面に振動薄膜2を形成し、こ
の振動薄膜2上に下部電極4と圧電膜5と上部電極3と
を順に積層した多層構造の振動部を形成する。この振動
部の下側に絶縁膜として機能する振動薄膜2の下側に受
動電極11を形成し、この受動電極11の対向側(下側)に
エアギャップ9を介して静電駆動電極12を配設する。前
記受動電極11と静電駆動電極12間に直流電圧を印加して
振動部を静電力によって引っ張り、曲がり変形により振
動部の寸法を変化し、印加電圧を調整することにより、
振動部の寸法を調整して共振子10aの共振周波数を可変
する。
型の共振周波数可変型共振子を提供する。 【構成】 Si基板1の表面に振動薄膜2を形成し、こ
の振動薄膜2上に下部電極4と圧電膜5と上部電極3と
を順に積層した多層構造の振動部を形成する。この振動
部の下側に絶縁膜として機能する振動薄膜2の下側に受
動電極11を形成し、この受動電極11の対向側(下側)に
エアギャップ9を介して静電駆動電極12を配設する。前
記受動電極11と静電駆動電極12間に直流電圧を印加して
振動部を静電力によって引っ張り、曲がり変形により振
動部の寸法を変化し、印加電圧を調整することにより、
振動部の寸法を調整して共振子10aの共振周波数を可変
する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、通信機器やOA機器等
に利用される共振周波数可変型共振子に関するものであ
る。
に利用される共振周波数可変型共振子に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】周知のように、通信機器やOA機器等の
発振回路には共振子が広く用いられているが、その発振
回路に用いられる従来の共振子は共振周波数が固定され
ている。そのため、発振回路の共振周波数を可変するた
めには、可変容量ダイオード(バラクタダイオード)を
共振子に接続し、この可変容量ダイオードに逆電圧を印
加して共振子と可変容量ダイオードを含む発振回路中の
共振回路の容量を可変させ、発振周波数を可変させてい
る。
発振回路には共振子が広く用いられているが、その発振
回路に用いられる従来の共振子は共振周波数が固定され
ている。そのため、発振回路の共振周波数を可変するた
めには、可変容量ダイオード(バラクタダイオード)を
共振子に接続し、この可変容量ダイオードに逆電圧を印
加して共振子と可変容量ダイオードを含む発振回路中の
共振回路の容量を可変させ、発振周波数を可変させてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の共振
子は共振周波数が固定のため、前述の如く、可変容量ダ
イオードを発振回路の共振子に接続するが、一般に可変
容量ダイオードのQ(Quality Factor)
は共振子に比較して小さいため、この可変容量ダイオー
ドを発振回路の共振子に接続することにより、共振子と
可変容量ダイオードを含む発振回路のQはQの小さい可
変容量ダイオードの影響を受けて低下するという問題が
あり、このため、発振回路の感度が低下するという大き
な問題があった。
子は共振周波数が固定のため、前述の如く、可変容量ダ
イオードを発振回路の共振子に接続するが、一般に可変
容量ダイオードのQ(Quality Factor)
は共振子に比較して小さいため、この可変容量ダイオー
ドを発振回路の共振子に接続することにより、共振子と
可変容量ダイオードを含む発振回路のQはQの小さい可
変容量ダイオードの影響を受けて低下するという問題が
あり、このため、発振回路の感度が低下するという大き
な問題があった。
【0004】また、発振回路の共振子に可変容量ダイオ
ードを接続するので、その接続スペース分だけ発振回路
が大型化するという問題があった。
ードを接続するので、その接続スペース分だけ発振回路
が大型化するという問題があった。
【0005】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、発振回路のQを高め、高感
度で、かつ、超小型の共振周波数可変型共振子を提供す
るものである。
たものであり、その目的は、発振回路のQを高め、高感
度で、かつ、超小型の共振周波数可変型共振子を提供す
るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、次のように構成されている。すなわち、
本発明の共振周波数可変型共振子は、振動薄膜上に下部
電極と圧電薄膜と上部電極とを順に積層した多層構造の
振動部を有する圧電薄膜共振子において、前記多層構造
の振動部の上下の少なくとも一方側に受動電極を形成
し、この受動電極の対向側にはエアギャップを介して前
記受動電極に静電力を印加する静電駆動電極を配設した
ことを特徴として構成されている。
成するために、次のように構成されている。すなわち、
本発明の共振周波数可変型共振子は、振動薄膜上に下部
電極と圧電薄膜と上部電極とを順に積層した多層構造の
振動部を有する圧電薄膜共振子において、前記多層構造
の振動部の上下の少なくとも一方側に受動電極を形成
し、この受動電極の対向側にはエアギャップを介して前
記受動電極に静電力を印加する静電駆動電極を配設した
ことを特徴として構成されている。
【0007】
【作用】振動薄膜上に下部電極と圧電膜と上部電極との
順に積層した多層構造の振動部の上下の少なくとも一方
側に受動電極を形成する。この受動電極の対向側にエア
ギャップを介して静電駆動電極を配設し、前記受動電極
と静電駆動電極間に直流電圧を印加し、静電力によって
振動部を引っ張り、印加電圧を調整することによってそ
の張力を変化させて、共振子の共振周波数を可変する。
順に積層した多層構造の振動部の上下の少なくとも一方
側に受動電極を形成する。この受動電極の対向側にエア
ギャップを介して静電駆動電極を配設し、前記受動電極
と静電駆動電極間に直流電圧を印加し、静電力によって
振動部を引っ張り、印加電圧を調整することによってそ
の張力を変化させて、共振子の共振周波数を可変する。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1には第1の実施例の共振周波数可変型共振子
が示されている。この共振周波数可変型共振子10aは従
来のような可変容量ダイオードを接続することなく、共
振子単独で共振周波数を可変可能としたものである。
する。図1には第1の実施例の共振周波数可変型共振子
が示されている。この共振周波数可変型共振子10aは従
来のような可変容量ダイオードを接続することなく、共
振子単独で共振周波数を可変可能としたものである。
【0009】図1において、Si基板1の表面には誘電
体膜の酸化シリコン膜(SiO2 膜)2が振動薄膜とし
て形成されており、このSiO2 膜2上には励振用圧電
膜5を励振駆動する励振駆動下部電極4と酸化亜鉛膜
(ZnO膜)等の励振用圧電膜5と励振駆動上部電極3
とが順に積層されて多層構造の振動部が形成されてい
る。また、多層構造の振動部の下側には絶縁膜として機
能するSiO2 膜2の下側に受動電極11が形成されてお
り、Si基板1の裏面側にはシリコンの異方性エッチン
グにより開口6が形成されている。この開口6内の前記
受動電極11の対向側にはエアギャップ9を介して受動電
極11に静電力を印加する静電駆動電極12が配設されてい
る。この静電駆動電極12としてはSi材にリンPやボロ
ンB等をドープした低抵抗シリコン材が用いられてい
る。また、Si基板1の底面側13は窒化シリコン膜7を
介して静電駆動電極12に支持されている。
体膜の酸化シリコン膜(SiO2 膜)2が振動薄膜とし
て形成されており、このSiO2 膜2上には励振用圧電
膜5を励振駆動する励振駆動下部電極4と酸化亜鉛膜
(ZnO膜)等の励振用圧電膜5と励振駆動上部電極3
とが順に積層されて多層構造の振動部が形成されてい
る。また、多層構造の振動部の下側には絶縁膜として機
能するSiO2 膜2の下側に受動電極11が形成されてお
り、Si基板1の裏面側にはシリコンの異方性エッチン
グにより開口6が形成されている。この開口6内の前記
受動電極11の対向側にはエアギャップ9を介して受動電
極11に静電力を印加する静電駆動電極12が配設されてい
る。この静電駆動電極12としてはSi材にリンPやボロ
ンB等をドープした低抵抗シリコン材が用いられてい
る。また、Si基板1の底面側13は窒化シリコン膜7を
介して静電駆動電極12に支持されている。
【0010】前記受動電極11と静電駆動電極12間に直流
電圧を印加すると、多層構造の振動部は静電力によって
静電駆動電極12側に引っ張られ、曲がり変形により振動
部の寸法が変化し、この寸法の変化に伴い共振子の共振
周波数が変化する。印加電圧を高くすると振動部の厚さ
はより薄くなって長さも長くなり、本実施例のような厚
み振動では共振周波数は高くなる。なお、参考までに表
1に各種振動モードと形状および共振周波数を示してい
る。
電圧を印加すると、多層構造の振動部は静電力によって
静電駆動電極12側に引っ張られ、曲がり変形により振動
部の寸法が変化し、この寸法の変化に伴い共振子の共振
周波数が変化する。印加電圧を高くすると振動部の厚さ
はより薄くなって長さも長くなり、本実施例のような厚
み振動では共振周波数は高くなる。なお、参考までに表
1に各種振動モードと形状および共振周波数を示してい
る。
【0011】第1の実施例によれば、振動薄膜2上に下
部電極4と圧電膜5および上部電極3を順に積層した多
層構造の振動部の下側に絶縁膜2を介して受動電極11を
形成し、この受動電極11の対向側にエアギャップ9を介
して静電駆動電極12を配設する構成としたので、従来の
ように可変容量ダイオードを用いることなく、受動電極
11と静電駆動電極12間に直流電圧を印加して静電力によ
って振動部を静電駆動電極12側に引っ張り、印加電圧を
調整することによりその曲げ張力を変化して共振子10a
の共振周波数を容易に可変することができる。
部電極4と圧電膜5および上部電極3を順に積層した多
層構造の振動部の下側に絶縁膜2を介して受動電極11を
形成し、この受動電極11の対向側にエアギャップ9を介
して静電駆動電極12を配設する構成としたので、従来の
ように可変容量ダイオードを用いることなく、受動電極
11と静電駆動電極12間に直流電圧を印加して静電力によ
って振動部を静電駆動電極12側に引っ張り、印加電圧を
調整することによりその曲げ張力を変化して共振子10a
の共振周波数を容易に可変することができる。
【0012】また、発振回路を構成する際に、可変容量
ダイオードが不要となるので、Qの高い発振回路が得ら
れる。
ダイオードが不要となるので、Qの高い発振回路が得ら
れる。
【0013】さらに、形状が大型である可変容量ダイオ
ードが不要のため、その分、回路の小型化が図れる。
ードが不要のため、その分、回路の小型化が図れる。
【0014】さらにまた、周波数温度係数は共振子の特
性に依存するが、従来の共振子は可変容量ダイオードを
接続しているため温度変化を受けると、共振周波数は周
波数温度係数の悪い可変容量ダイオードの影響を受けて
大きく変化するので、温度補償用コンデンサを必要とす
るが、本実施例では、周波数温度係数の悪い可変容量ダ
イオードを用いないため、温度変化を受けても共振子の
周波数温度係数が数ppm /℃と小さいので、共振周波数
に与える悪影響がなく、従来のような温度補償用コンデ
ンサが不要となり、可変容量ダイオードを省略できるこ
とと相俟って、その分、部品のコストダウンが図れる。
性に依存するが、従来の共振子は可変容量ダイオードを
接続しているため温度変化を受けると、共振周波数は周
波数温度係数の悪い可変容量ダイオードの影響を受けて
大きく変化するので、温度補償用コンデンサを必要とす
るが、本実施例では、周波数温度係数の悪い可変容量ダ
イオードを用いないため、温度変化を受けても共振子の
周波数温度係数が数ppm /℃と小さいので、共振周波数
に与える悪影響がなく、従来のような温度補償用コンデ
ンサが不要となり、可変容量ダイオードを省略できるこ
とと相俟って、その分、部品のコストダウンが図れる。
【0015】図2には、第2の実施例の共振周波数可変
型共振子が示されている。この可変型共振子10bは第1
の実施例と同様に、Si基板1の表面に振動薄膜として
SiO2 膜2を形成し、このSiO2 膜2上に、下部電
極4と、圧電膜5および上部電極3の順に積層した多層
構造の振動部が形成されている。この多層構造の振動部
上に絶縁膜として機能するSiO2 膜15の上側に受動電
極11が形成され、この受動電極11の対向側にエアギャッ
プ9を介して静電駆動電極12が多層構造の振動部に被さ
った状態で配設されている。また、Si基板1の下部中
央部の裏面側にはシリコンの異方性エッチングにより開
口6が形成されている。
型共振子が示されている。この可変型共振子10bは第1
の実施例と同様に、Si基板1の表面に振動薄膜として
SiO2 膜2を形成し、このSiO2 膜2上に、下部電
極4と、圧電膜5および上部電極3の順に積層した多層
構造の振動部が形成されている。この多層構造の振動部
上に絶縁膜として機能するSiO2 膜15の上側に受動電
極11が形成され、この受動電極11の対向側にエアギャッ
プ9を介して静電駆動電極12が多層構造の振動部に被さ
った状態で配設されている。また、Si基板1の下部中
央部の裏面側にはシリコンの異方性エッチングにより開
口6が形成されている。
【0016】第2の実施例では、第1の実施例と同様に
多層構造の振動部を設け、この振動部上のSiO2 膜15
の上側に受動電極11を形成し、この受動電極の対向側に
エアギャップ9を介して静電駆動電極12を配設したの
で、第1の実施例と同様に、受動電極11と静電駆動電極
12間に直流電圧を印加して静電力によって振動部を引っ
張り、印加電圧を調整することによりその張力を変化し
て、共振子10bの共振周波数を可変することができる。
多層構造の振動部を設け、この振動部上のSiO2 膜15
の上側に受動電極11を形成し、この受動電極の対向側に
エアギャップ9を介して静電駆動電極12を配設したの
で、第1の実施例と同様に、受動電極11と静電駆動電極
12間に直流電圧を印加して静電力によって振動部を引っ
張り、印加電圧を調整することによりその張力を変化し
て、共振子10bの共振周波数を可変することができる。
【0017】また、発振回路を構成する際に、第1の実
施例と同様に可変容量ダイオードが不要となるので、Q
の高い発振回路が得られ、発振周波数を変化させたと
き、Qの変化を小さく抑えることができる。
施例と同様に可変容量ダイオードが不要となるので、Q
の高い発振回路が得られ、発振周波数を変化させたと
き、Qの変化を小さく抑えることができる。
【0018】さらに、可変容量ダイオードが不要のた
め、その分、回路の小型化が図れる。
め、その分、回路の小型化が図れる。
【0019】さらにまた、静電駆動電極12は多層構造の
振動部に被さった状態で配設されるので、この静電駆動
電極12は振動部の保護ケースの役目を果たす。
振動部に被さった状態で配設されるので、この静電駆動
電極12は振動部の保護ケースの役目を果たす。
【0020】さらにまた、第1の実施例と同様に、周波
数温度係数の悪い可変容量ダイオードが不要となるの
で、温度変化を受けても共振子の周波数温度係数が数pp
m /℃と小さいため、共振周波数に与える影響がなく、
従来のような温度補償用コンデンサを不要としてコスト
ダウンが図れる。
数温度係数の悪い可変容量ダイオードが不要となるの
で、温度変化を受けても共振子の周波数温度係数が数pp
m /℃と小さいため、共振周波数に与える影響がなく、
従来のような温度補償用コンデンサを不要としてコスト
ダウンが図れる。
【0021】なお、本発明は、上記実施例に限定される
こはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、静電駆動電極12としてリンPやボロンB等
をドープした低抵抗シリコン材を用いたが、ガラス等の
表面に金属等の導電物質を蒸着、スパッタ等によって形
成して静電駆動電極12の電極材料としてもよい。
こはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、静電駆動電極12としてリンPやボロンB等
をドープした低抵抗シリコン材を用いたが、ガラス等の
表面に金属等の導電物質を蒸着、スパッタ等によって形
成して静電駆動電極12の電極材料としてもよい。
【0022】また、上記実施例では、回路基板にSi基
板1を用いたが、Si基板1に替えて、ガリウム、ヒ素
(GaAs)等の半導体を基板として用いてもよい。
板1を用いたが、Si基板1に替えて、ガリウム、ヒ素
(GaAs)等の半導体を基板として用いてもよい。
【0023】さらに、上記実施例では、励振用圧電膜5
としてZnO膜を用いたが、例えば、チタン酸鉛(Pb
TiO3 )、五酸化タンタル(Ta2 O5 )、五酸化ニ
オブ(Nb2 O5 )等の薄膜を用いてもよい。
としてZnO膜を用いたが、例えば、チタン酸鉛(Pb
TiO3 )、五酸化タンタル(Ta2 O5 )、五酸化ニ
オブ(Nb2 O5 )等の薄膜を用いてもよい。
【0024】さらにまた、上記実施例では、Si基板1
の裏面側に異方性エッチングによって開口6を設け、こ
の開口6上に多層構造の振動部を設けたが、例えば、図
3に示されるように、Si基板1の上面中央部に空隙穴
14を形成し、この空隙穴14の上側に多層構造の振動部を
設けた構成としてもよい。この場合、Si基板1の裏面
の異方性エッチングは不要となる。
の裏面側に異方性エッチングによって開口6を設け、こ
の開口6上に多層構造の振動部を設けたが、例えば、図
3に示されるように、Si基板1の上面中央部に空隙穴
14を形成し、この空隙穴14の上側に多層構造の振動部を
設けた構成としてもよい。この場合、Si基板1の裏面
の異方性エッチングは不要となる。
【0025】
【発明の効果】振動薄膜上に下部電極と圧電膜と上部電
極とを順に積層した多層構造の振動部の上下の少なくと
も一方側に受動電極を設け、この受動電極の対向側にエ
アギャップを介して静電駆動電極を配設する構成とした
ので、従来のように可変容量ダイオードを用いることな
く、受動電極と静電駆動電極間に直流電圧を印加して振
動部を静電力によって曲げ張力を加え、印加電圧を調整
することによりその張力を変化して、共振子の共振周波
数を可変することができる。
極とを順に積層した多層構造の振動部の上下の少なくと
も一方側に受動電極を設け、この受動電極の対向側にエ
アギャップを介して静電駆動電極を配設する構成とした
ので、従来のように可変容量ダイオードを用いることな
く、受動電極と静電駆動電極間に直流電圧を印加して振
動部を静電力によって曲げ張力を加え、印加電圧を調整
することによりその張力を変化して、共振子の共振周波
数を可変することができる。
【0026】また、共振周波数可変型の発振回路を構成
する際に、可変容量ダイオードが不要となるので、Qの
高い発振回路が得られ、発振周波数を変化させたとき、
Qの変化を小さく抑えることができる。
する際に、可変容量ダイオードが不要となるので、Qの
高い発振回路が得られ、発振周波数を変化させたとき、
Qの変化を小さく抑えることができる。
【0027】さらに、可変容量ダイオードが不要のた
め、その分、回路の小型化が図れる。
め、その分、回路の小型化が図れる。
【0028】さらにまた、本発明では、周波数温度係数
の悪い可変容量ダイオードを用いないため、温度変化を
受けても共振子の周波数温度係数が小さいので、共振周
波数に与える影響がなく、従来のような温度補償用コン
デンサを不要とし、コストダウンが図れる。
の悪い可変容量ダイオードを用いないため、温度変化を
受けても共振子の周波数温度係数が小さいので、共振周
波数に与える影響がなく、従来のような温度補償用コン
デンサを不要とし、コストダウンが図れる。
【図1】第1の実施例の共振周波数可変型共振子の説明
図である。
図である。
【図2】第2の実施例の共振周波数可変型共振子の説明
図である。
図である。
【図3】本発明の他構成の共振周波数可変型共振子の説
明図である。
明図である。
【符号の説明】 1 Si基板 2 振動薄膜(SiO2 膜) 3 上部電極 4 下部電極 5 圧電膜 9 エアギャップ 11 受動電極 12 静電駆動電極
【表1】
Claims (1)
- 【請求項1】 振動薄膜上に下部電極と圧電薄膜と上部
電極とを順に積層した多層構造の振動部を有する圧電薄
膜共振子において、前記多層構造の振動部の上下の少な
くとも一方側に受動電極を形成し、この受動電極の対向
側にはエアギャップを介して前記受動電極に静電力を印
加する静電駆動電極を配設したことを特徴とする共振周
波数可変型共振子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4055794A JPH07226648A (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 共振周波数可変型共振子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4055794A JPH07226648A (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 共振周波数可変型共振子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07226648A true JPH07226648A (ja) | 1995-08-22 |
Family
ID=12583761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4055794A Pending JPH07226648A (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 共振周波数可変型共振子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07226648A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000030595A (ja) * | 1998-06-02 | 2000-01-28 | Nokia Mobile Phones Ltd | 共振器の構造 |
| US6741147B2 (en) * | 2002-09-30 | 2004-05-25 | Agere Systems Inc. | Method and apparatus for adjusting the resonant frequency of a thin film resonator |
| JP2005528010A (ja) * | 2002-02-13 | 2005-09-15 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 同調可能なmemsフィルムバルク音響波マイクロ共振器 |
| JP2009100196A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-07 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電振動装置 |
| WO2014185280A1 (ja) * | 2013-05-13 | 2014-11-20 | 株式会社村田製作所 | 振動装置 |
-
1994
- 1994-02-15 JP JP4055794A patent/JPH07226648A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000030595A (ja) * | 1998-06-02 | 2000-01-28 | Nokia Mobile Phones Ltd | 共振器の構造 |
| JP2005528010A (ja) * | 2002-02-13 | 2005-09-15 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 同調可能なmemsフィルムバルク音響波マイクロ共振器 |
| US7592739B2 (en) | 2002-02-13 | 2009-09-22 | Commissariat A L'energie Atomique | Tunable bulk acoustic wave MEMS micro-resonator |
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| WO2014185280A1 (ja) * | 2013-05-13 | 2014-11-20 | 株式会社村田製作所 | 振動装置 |
| JPWO2014185280A1 (ja) * | 2013-05-13 | 2017-02-23 | 株式会社村田製作所 | 振動装置 |
| US9905748B2 (en) | 2013-05-13 | 2018-02-27 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrating device |
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