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摘要
基于薄膜体声波谐振器(FBAR)的力学传感器有很大的应用潜力,但其应力负载效应的敏感机理尚不明确。电极化效应可能是应力负载效应的敏感机理之一。为了研究电极化效应对谐振频率的影响,提出了电极化效应的解析模型。首先根据在理想FBAR中并联谐振频率与纵波声速的关系,推导出并联谐振频率关于压电层材料参数的表达式;然后根据直流电压主要对FBAR的弹性常数和厚度的影响,推导出并联谐振频率与直流电压的关系;最后利用压电效应,得到了力载荷与并联谐振频率的关系。代入数值计算得到并联谐振频率的相对偏移量为+1.003%@400V,对比测试结果,并联谐振频率的相对偏移量为+0.90%@400V,验证了模型的正确性。计算了力载荷为1mN时,电极化效应导致谐振频率的偏移量约为0.5kHz。对比实验测得的应力负载效应对谐振频率的偏移量最低约为262kHz,证明了在应力负载效应中,电极化效应对谐振频率偏移的影响可忽略。
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