压电元件与霍尔元件

压电元件压电效应：不存在对称中心的异极晶体，受外力作用发生机械应变时在晶体中诱发出介电极化或电场的现象（称为正压电效应），或者在这种晶体加上电场使晶体极化，而同时出现应变或应力的现象（称为逆压电效应）。压电元件是利用压电效应制成的电子元件，常见的如石英晶体、声表面波滤波器、陶瓷滤波器、陶瓷陷波器等等。这些元件的共同特点是，体积小、重量轻、频带宽、抗干扰性好且不用调整。石英晶体石英晶体又叫石英晶体谐振器。是利用石英晶体的压电特性制成的一种电谐振元件，在各种通信设备及遥控设备中常见。石英晶体的结构、符号和等效电路。（建）结构石英晶体的结构、符号和等效电路。（建）结构把石英单品材料按一定的方式切割下来的薄片，就成为石英晶体。在晶体的两个相对表面镀上银层并装上一对金属板，就组成了石英品体。不同切割方式、不同尺寸、不同形状的石英品体具有不同的固定谢振频率及其他参数。如果在石英晶体的两个极板间加上电压时，石英晶体就会产生机械形变，相反，若在石英晶体上施加一个力的作用，使石英品体发生形变，则在晶体两基板上产生异种电荷，两极板间产生电压，这就是石英晶体的压电效应。如果将石英品体两极板件加一交流电压，并且交流电压的频率等于石英晶体的固有频率，品体就会振动，此时振幅最大，能量转换效率最高，这种现象叫做压电谐振。（b）电路图形符号石英晶体的等效电路如上图。图中Co是石英晶体的静态电容和分布电容的总和，一般为几十pF；C1为动态电容，一般为0.01--0.0001pF；R1为等效串联电阻，也称为谐振电阻，一般为几十至几百欧姆；L1为等效电感。主要参数标称频率：技术条件中指定的谐振频率。谐振器在该频率时的阻抗呈现电阻性。标称频率都标注在外壳上，便于使用。基准温度：测量石英谐振器时指定的环境温度。调整频差（室温频差）：基准温度时的工作频率相对于标称频率的最大偏离值。总频差（频率偏移）：某温度范围内的工作频率相对于标称频率的最大偏离值。温度频差（频率漂移）：在规定条件下，某温度范围内的工作频率相对于基准温度下工作频率的最大偏离值，它代表了晶振的频率温度特性。负载电容：与石英晶体仪器决定负载谐振频率的有效外接电容。晶振元件相当于电感，组成振荡电路需配接外部电容，此电容即负载电容cL。负载电容常用的标准值有：16、20、30、50、100pF。负载谐振电阻：石英谐振器与指定的外部电容相连接，在谐振频率时的电阻值称负载谐振电阻。激励电平：石英谐振器工作时消耗的有效功率称激励电平。激励电平应大小适中，过大会使电路频率稳定度变差，过小会使振幅减小和不稳定或不起振。一般激励电平不应大于额定值，但也不要小于额定值的50%。常用标准值有0.1、0.5、1、2、4mW。零温度系数点：频率随温度的变化率为零的温度点称零温度系数点。石英晶体使用注意事项选用石英晶体时，要选用正规厂家的产品，只要产品质量好，用在电路中就不会出现频率不稳现象。石英晶体的石英片很薄很脆，怕受到剧烈振动。拿取石英晶体时，注意不要跌落到硬地面和受到强烈冲击。

焊接好的印制电路板，如果有石英晶体谐振器，最好不要用超声波进行清洗，以免使晶体受到破坏。注意防静电，这一点在焊接时尤为重要。电路的供电电源不得有浪涌脉冲，最好在电路电源端接有合适的滤波电容。注意晶体的温度范围，使用高精度晶体谐振器时，一定要在选用时注意温度适用范围，并在电路中采用合适的恒温措施。石英晶体的检测用数字万用表检测石英品体，将万用表置于电容2000pF档，将待测石英晶体插入电容器的插孔中，若万用表显示“1”，则说明此晶体内部已漏电或短路；若测得电容值不稳定，则说明石英晶体内部接触不良；若测得电容值比正常值小得多，甚至为零，说明晶体内部已开路；若测得电容值与正常值一样，说明石英晶体是好的。陶瓷谐振元件陶瓷谐振器元件大都采用锆钛酸铅陶瓷材料做成薄片，再在两面镀上银层，焊上引线或夹上电极板，用塑料封装而成。其基本结构、工作原理、特性、等效电路及应用范围与晶振元件相似，但性能不及晶振，除频率精度和稳定度要求高的场合外，陶瓷谐振元件几乎可代替晶振元件。LTWLTWL5MB

465kL—；.―I仇7MHz城波器465kHz滤波器带迥滤波器6.LTWLTWL5MB

465kL—；.―I仇7MHz城波器465kHz滤波器带迥滤波器6.5MHz陷放器JT6.5MDYYY6.鉴频器ZT440440k血缶)滤波器(b)陷波器 (c)暴频器国产陶瓷谐振元件型号由5部分组成，其中第一部分表示元件的功能，例如L表示滤波器，X表示陷波器，J表示鉴频器，Z表示谐振器；第二部分用字母T表示材料为压电陶瓷；第三部分用字母W和下标数字表示外形尺寸，某些只用W或者B表示；第四部分用数字和字母M或K表示标称频率。陶瓷滤波器：陶瓷滤波器是利用压电陶瓷的压电效应制成的带通滤波器。广泛应用于电视机、录像机、收音机等各种电子产品中作选频元件。它具有性能稳定、无需调整、价格低等优点，取代了传统的LC滤波网络。陶瓷滤波器分双端陶瓷滤波器和三端陶瓷滤波器。主要参数：最大输出频率：是通带中幅度衰减损耗最小的频率。中心频率：是上下限频率的几何平均值（n个数乘积开n次方根的值）。通带宽度：上下限频率之差。此外还有输入阻抗、输出阻抗、通带插入损耗、通带波动等等。陶瓷陷波器又名带阻滤波器。用途是阻值或滤除信号中有害分量对电路的影响。陶瓷鉴频器陶瓷鉴频器是具有移相鉴频特性的陶瓷滤波元件，主要用在电视机的伴音中频放大或解调电路中以及FM调频收音机的鉴频电路中。它有平衡型和微分型两种类型，前者用于同步鉴相器作平衡式鉴频解调，后者用于查分峰值鉴频器作差动微分式鉴频解调。陶瓷谐振原件的检测不在路检测：陶瓷谐振元件内部各引脚间均不相连，无论是三端器件还是二端器件，其引脚间的阻值应是无穷大。在路检测：用万用表的R档10K位，测陶瓷滤波器任意两引脚间的阻值，由于其他电路的影响，阻值可能不为无穷大，调换表笔再测一下阻值，如果阻值两次测量都为零，可能元件已短路。反之说明元件没有短路。声表面波滤波器在一块具有压电效应的材料基片上蒸发一层金属膜，然后经光刻，在两端各形成一对叉指形电极。当在发射换能器上加上信号电压后，就在输入叉指电极间形成一个电场使压电材料发生机械振动（即超声波）以超声波的形式向左右两边传播，向边缘一侧的能量由吸声材料所吸收。在接收端，由接收换能器将机械振动再转化为电信号，并由叉指形电极输出。其结构示意图如下。

及姓换能器传播方向吸声材料£输交信湖』表血'波接收换能器负HI警材料压屯补底及姓换能器传播方向吸声材料£输交信湖』表血'波接收换能器负HI警材料压屯补底改变叉指换能器的几何尺寸就可以控制声表面波滤波器的中心频率、频带宽度和幅频特性。在选用和使用中要注意。声表面波滤波器的检测不在路检测：从结构图中可以看出，它的各个引脚互不相连，所以各引脚间的电阻值应为无穷大。实际使用中，有些声表面波滤波器有屏蔽脚，并和某极相连接，此时，应测一下屏蔽脚和某极间电阻值，此值应当为0.在路检测：用万用表的红黑表笔调换进行两次测量不同引脚之间的阻值，考虑到外围电路的存在，所以此值不可能为无穷大，但只要两次测量有很大值，就说明元件没有短路。霍尔元件霍尔效应：通过电流的半导体在垂直电流方向的磁场作用下，在与电流和磁场垂直的方向上形成电荷积累和出现电势差的现象。

霍尔元件是应用霍尔效应的半导体。一般用于电机中测定转子转速，如录象机的磁鼓，电脑中的散热风扇等;是一种基于霍尔效应的磁传感器，已发展成一个品种多样的磁传感器产品族，并已得到广泛的应用。(a)外形 (b)电路图形符号 (c)T作原理优点：它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高(可达1MHZ)，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。主要参数霍尔系数(又称霍尔常数)RH：在磁场不太强时，霍尔电势差UH与激励电流I和磁感应强度B的乘积成正比，与霍尔片的厚度0成反比，即UH二RH*I*B/O，式中的RH称为霍尔系数，它表示霍尔效应的强弱。另RH=p*p即霍尔常数等于霍尔片材料的电阻率p与电子迁移率p的乘积。霍尔灵敏度KH(又称霍尔乘积灵敏度)：霍尔灵敏度与霍尔系数成正比而与霍尔片的厚度0成反比，即KH二RH/0，它通常可以表征霍尔常数。型号外形尺寸(mm)电阻率p(£1•cm)输入电阻R(Q)输出电阻R(Q)灵敏