三硼酸铋晶体高温压电切型及其在高温压电领域的应用

摘要

本发明涉及一种三硼酸铋晶体高温压电切型及其在高温压电领域的应用。本发明采用单斜晶系的BiB₃O₆晶体研制高压电常数晶体切型，有效压电常数可达40pC/N,在室温到600℃具有较高的温度稳定性。本发明克服了压电陶瓷材料使用温度偏低,铌酸锂晶体压电常数不高等缺点，制成宽温度范围内使用的压电传感和超声探测元器件。

主权项

一种三硼酸铋高温压电晶体切型，对于单斜晶系的BiB₃O₆晶体，正的d₂₂的方向取为Y的正方向，物理坐标轴的Y和Z轴平行于结晶轴的b和c轴，物理坐标轴的X轴与Y和Z轴相互垂直并遵循右手螺旋法则；晶体厚度记为t，长度记为l，宽度记为w；BiB₃O₆晶体的YX切型、YZ切型或XY切型的晶片切割后，绕X轴旋转一定角度记为α，绕Y轴旋转一定角度记为β，绕Z轴旋转一定角度记为γ；所述的高温压电晶体切型选自下列任一种：（1）YX切型晶片，绕X轴旋转角度α得到(YXl)α晶体切型，α=0°；该切型的长度伸缩振动模式的室温有效压电常数d₂₁=16.0pC/N；600℃时的有效压电常数d₂₁=14.7pC/N；或者，（2）YZ切型晶片绕Y轴旋转β角度的晶体切型，β=45°、60°，室温下有效压电常数d₂₃ 分别是12.0 pC/N、15.5pC/N；600℃时的有效压电常数d₂₃ 分别是11.8 pC/N、14.2 pC/N；所述YZ切型为方形的晶片，两边长之比为m，m ≤1.5；或者，（3）XY切型晶片绕Z轴旋转γ角度，然后绕X轴旋转α角度，所述γ=0°、α=0°，样品尺寸比例为厚度 ：宽度 ：长度 =1:7:7， 室温下有效压电常数d₁₆=11.8 pC/N，600℃时的有效压电常数d₁₆=12.2 pC/N；或者所述γ=50°、α=90°，样品尺寸比例为厚度 ：宽度 ：长度 =1:6:6或1:7:7， 20～600℃范围内测定其频率随温度的变化，所获得的晶体切型压电常数温度变化率低于‑10%。