Струнный резонатор Советский патент 1982 года по МПК G01P15/10 H03H9/17 

(5) СТРУННЫЙ РЕЗОНАТОР

t

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в низкочастотных генераторах и фильтрах.

Известны струнные резонаторы, содержащие натянутую токопроводящую струну и систему ее возбуждения 11.

Недостатком этих резонаторов является низкая добротность.

Повышение добротности достигается при выполнении сечения струны переменным.

Известен также струнный резонатор, содержащий вакуумированный баллон, натяыутую в нем упругую струну с токоотводами и систему ее возбуждения. Струна в этом резонаторе выполнена из токопроводящего материала и имеет переменное сечение Г Недостатком известного резонатора яв.пяется недостаточно высокая добротность и невысокая стабильность электрических параметров, что связано с увеличением неоднородности материала струны при уменьшении ее толщины.

Целью изобретения является повышение добротности и стабильности электрических параметров струнного резонатора.

Эта цель достигается тем, что в струнном резонаторе, содержащем еакуумированный баллон, натянутую в нем упругую струну с токоотводами и систему ее возбуждения, упругая струна выполнена из тензочувствительного ните10видного полупроводникового монокристалла.

На чертеже показана конструкция струнного резонатора.

Резонатор содержит вакуумированный

15 баллон 1, в котором размещен корпус 2 с натянутым тензочувствительным нитевидным полупроводниковым монокристаллом 3, закрепленным в узлах k и 5 стеклоэмалью методом ее оплав20ления. Кристалл снабжен токоотводами 6 и 7, подведенными к электрическим контактам в баллоне 8 и 9- Система возбуждения в виде электрода 10 39 закреплена в корпусе с помощью держателя М, Электрическое напряжение на возбуждающий электрод 10 подается через вывод 12.. В качестве матери ала для.крепления концов монокристалла использована стеклоэмаль, механические и термические свойства которой близки к свойствам нитевидного монокристалла. Монокристаллом может быть кремний, легированный баром, с концентрацией носителей заряда от до см . Могут использоваться также нитевидные монокристаллы германия, арсенида галлия и др. Резонатор работает следующим образом . При возбуждении поперечных колебаний нитевидного монокристалла 3, его длина дважды за период механических колебаний изменяется от минимальной (показана на чертеже сплошной линией) до некоторой максимальной (показана на чертеже пунктирными линиями слева и справа от сплошной линии, обозначаю .щей положение равновесия). Это .удлинение монокристалла сопровождается изменением его электрического сопротивления вследствие тензоэф.фекта. На контакты 8 и 9 подают постоянное электрическое напряжение. При поперечных колебаниях тензочувствительного монокристалла через него протекает пульсирующий ток с частотой пульса ций, равной удвоенной частоте механических колебаний. Нитевидные монокристаллы, выращенные из газовой фазы методом химических транспортных реакций, обладают совершенной кристаллической структурой и являются бездефектнымми. Поверхность таких монокристаллов сформирова на в процессе роста в условиях термодинамического равновесия и обладает минимумом свободной энергии. Вследствие этого упругость нитевидных монокристаллов в сотни раз превышает упругость объемных, а предел прочности их сдответствует упругим деформациям в несколько процентов. Совокупность этих свойств позволяет рассматривать нитевидные монокристаллы в качестве механической среды, прочностные и упругие характеристики которой близки к идеальным и реализовать на них колебательную систему с максимально возможной добротностью, стабильностью и надежностью. Тензочувствительные 4 монокристаллы изменяют свое электросопротивление деформациях, обусловленных поперечными Колебаниями, Изменение сопротивления тензочувствительного монокристалла кремния, например, р-типа, составляет , что позволяет снимать с него переменный электрический сигнал на удвоенной частоте механических колебаний с амплитудой с несколько десятков милливольт. Это свойство упругого элемента резонатора исключает необходимость использования приемных элементов для регистрации механических колебаний струны резонатора и повышает его надежность, так как позволяет осуществлять прямое преобразование механичес ких колебаний в колебания электрического напряжения или тока. Способ заделки концов монокристалла с помощью стеклоэмалей отличается технологичностью, а качество крепления позволяет свести к минимуму потери энергии на трение в узлах первого обертона. Результирующая добротность резонатора, выполненного на нитевидном кристалле кремния, концы которого закреплены стеклоэмалью марки 75 25-200-00002, достигает величины порядка 10, что на порядок выше добротности известных струнных резонаторов. Предлагаемый струнный резонатор обладает высокими добротностью и стабильностью электрических параметров. Формула изобретения . Струнный резонатор, содержащий вакуумированный баллон, натянутую в нем упругую струну с токоотводами и систему ее возбуждения, отличающийся тем, что, с целью повышения добротности и стабильности электрических параметров, упругая струна выполнена из тензочувствительного нитевидного полупроводникового монокристалла. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Воробьев В. И. и др. Труды МВТУ им. Баумана, 1976, , с. 56-62. 2.Авторское свидетельство СССР №504977, кл. G 01 Р 15/10, 1974.

.6