复合压电芯片和压电传感器制造技术

本发明专利技术涉及复合压电芯片和压电传感器。复合压电芯片包括：多个层，其中多个层包括至少一个第一层和至少一个第二层，第一层的压电系数随温度升高而降低，并且第二层的压电系数随温度升高而升高。根据本公开的复合压电芯片和压电传感器，能够使得压电传感器在全温度下具有较小的灵敏度漂移。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及传感器领域，尤其涉及复合压电芯片和压电传感器。
技术介绍
目前，国内外可用于高温环境的压电传感器采用单纯铋层状无铅压电陶瓷材料形成压电芯片。然而，包含由单纯铋层状无铅压电陶瓷材料形成压电芯片的压电传感器的灵敏度随温度的漂移较大，不能满足对于传感器灵敏度随温度偏移的要求(即小于5％)。
技术实现思路
根据本公开的一方面，提供一种复合压电芯片，该压电芯片包括：多个层，其中所述多个层包括至少一个第一层和至少一个第二层，所述第一层的压电系数随温度升高而降低，并且所述第二层的压电系数随温度升高而升高。在一个实施例中，第一层为铋层状无铅压电陶瓷材料层。在一个实施例中，第二层为铌酸锂材料层。在一个实施例中，第一层为复合压电芯片的基体层，并且第二层为复合压电芯片的温度补偿层。在一个实施例中，第一层和第二层通过叠加或者键合的方式连接。在一个实施例中，至少一个第一层和至少一个第二层彼此交替连接以构成复合压电芯片。在一个实施例中，至少一个第一层被连接以形成第一合成块，至少一个第二层被连接以形成第二合成块，并且第一合成块和第二合成块被连接以构成复合压电芯片。在一个实施例中，至少一个第一层和至少一个第二层具有相同或不同的数量。在一个实施例中，第一层与第二层的厚度比依赖于第一层和第二层的温度系数。根据本公开的另一方面，提供一种压电传感器，包括复合压电芯片，其中复合压电芯片包括：多个层，其中所述多个层包括至少一个第一层和至少一个第二层，所述第一层的压电系数随温度升高而降低，并且所述第二层的压电系数随温度升高而升高。根据本公开的复合压电芯片和压电传感器，能够使得压电传感器在全温度下具有较小的灵敏度漂移(即小于5％)。附图说明通过参考附图会更加清楚地理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1是示出根据本技术公开一个示例性实施例的复合压电芯片的结构示意图；图2是示出根据本技术公开另一个示例性实施例的复合压电芯片的结构示意图；图3是示出根据本技术公开又一个示例性实施例的复合压电芯片的结构示意图；图4是示出根据本技术公开一个示例性实施例的压电传感器在补偿前后的灵敏度漂移-温度特性曲线图。具体实施方式下面对本专利技术的实施例的详细描述涵盖了许多具体细节，以便提供对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术更清楚的理解。本专利技术绝不限于下面所提出的任何具体配置，而是在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了相关元素、部件的任何修改、替换和改进。根据本公开的复合压电芯片包括多个层，这多个层包括至少一个第一层和至少一个第二层，其中第一层的压电系数随温度升高而升高，而第二层的压电系数随温度升高而降低。根据本公开的复合压电芯片和压电传感器，能够使得压电传感器在全温度下具有较小的灵敏度漂移。下面将参照附图来对本公开的复合压电芯片进行详细说明。图1示出了根据本公开一个示例性实施例的复合压电芯片100的结构示意图。如图1所示，根据本专利技术公开的复合压电芯片100包括多个层，多个层包括第一层101和第二层102，其中第一层101的压电系数随温度升高而升高，并且第二层102的压电系数随温度升高而降低。第一层101可以为铋层状无铅压电陶瓷材料层。在一个实施例中，铋层状无铅压电陶瓷材料层可以采用Bi4Ti3O12+xmol％Nb2O5+ywt％CeO2(0.00≤x≤6.50，0.00≤y≤1.00)。第二层102可以为铌酸锂材料层。在一个实施例中，铌酸锂材料层可以采用LiNbO3。然而，应理解，第一层101和第二层102可以不限于此，而是第一层101可以由压电系数随温度升高而升高的任何材料制成，而第二层102可以由压电系数随温度升高而降低的任何材料制成，反之亦然。在一个实施例中，第一层101可以作为复合压电芯片100的基体层，并且第二层102可以作为复合压电芯片100的温度补偿层。然而，应理解，本技术公开并不限于此，而是第二层102也可以作为复合压电芯片100的基体层，而第一层101可以作为复合压电芯片100的温度补偿层。在一个实施例中，第一层101和第二层102可以通过叠加或者键合的方式连接。然而，应理解，本公开并不限于此，而是第一层101和第二层102可以通过任何其他连接方式固定。在一个实施例中，第一层101与第二层102的厚度比依赖于第一层和第二层的温度系数。换句话说，在确定了第一层101和第二层102的材料后，可以基于已选定的材料的温度系数比来确定第一层101和第二层102的厚度比，或者在确定了第一层101和第二层102的预设厚度后，可以基于确定的厚度比得出温度系数比，进而选择出适用的材料。根据本公开的复合压电芯片，由于第二层与第一层具有不同的压电系数随温度变化特性，因此第二层能够补偿第一层随温度升高而压电系数降低所导致的较大灵敏度漂移，从而使得能够在全温度下都具有满足要求的灵敏度漂移。在上面的描述中，以复合压电芯片具有一个第一层和一个第二层为例进行说明的，然而，本技术公开的复合压电芯片可以具有多个第一层和多个第二层。图2是示出根据本技术公开另一个示例性实施例的复合压电芯片200的结构示意图。如图2所示，复合压电芯片200包括多个第一层101l-101n和多个第二层102l-102n。多个第一层101l-101n被连接以形成第一合成块101，多个第二层102l-102n被连接以形成第二合成块102，并且第一合成块101和第二合成块102被连接以构成复合压电芯片200。多个第一层101l-101n和多个第二层102l-102n的数量不受限定，可根据实际需求布置。多个第一层101l-101n的数量与多个第二层102l-102n的数量可以相同，也可以不同。在一个实施例中，多个第一层101l-101n的数量与多个第二层102l-102n的数量相同。应理解，第一层101和第二层102的布置方式不限于图2所示。图3是示出根据本公开又一个示例性实施例的复合压电芯片300的结构示意图。如图3所示，复合压电芯片300包括多个第一层101l-101n和多个第二层102l-102n。多个第一层101l-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合压电芯片，该压电芯片包括：多个层，其中所述多个层包括至少一个第一层和至少一个第二层，所述第一层的压电系数随温度升高而降低，并且所述第二层的压电系数随温度升高而升高。

【技术特征摘要】
1.一种复合压电芯片，该压电芯片包括：
多个层，其中所述多个层包括至少一个第一层和至少一个第二层，所
述第一层的压电系数随温度升高而降低，并且所述第二层的压电系数随温
度升高而升高。
2.根据权利要求1所述的复合压电芯片，其中，所述第一层为铋层状
无铅压电陶瓷材料层。
3.根据权利要求2所述的复合压电芯片，其中，所述第二层为铌酸锂
材料层。
4.根据权利要求3所述的复合压电芯片，其中，所述第一层作为所述
复合压电芯片的基体层，并且所述第二层作为所述复合压电芯片的温度补
偿层。
5.根据权利要求4所述的复合压电芯片，其中，所述第一层和所述第
二层通过叠加或者键合的方式连接。
6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂泳忠，黄元庆，
申请(专利权)人：聂泳忠，黄元庆，
类型：发明
国别省市：福建;35