壓電薄膜體聲波諧振器及濾波器設計

定　價：￥78.00

作　者：	吳秀山著
出版社：	化學工業(yè)出版社
叢編項：
標　簽：	暫缺

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ISBN：	9787122474636	出版時間：	2025-03-01	包裝：	平裝
開本：	16開	頁數(shù)：		字數(shù)：

內(nèi)容簡介

　　本書主要講述壓電薄膜體聲波諧振器（Film Bulk Acoustic Resonators，F(xiàn)BAR）的工作原理，推導FBAR 的電學阻抗表達式，由此構(gòu)建其Mason 模型，對其底電極、頂電極、壓電層的結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及有效諧振面積對器件諧振頻率的影響進行模擬仿真與驗證，并針對FBAR 的溫度漂移提出有效的溫度補償措施；其次介紹FBAR 的二維與三維建模過程，利用有限元分析法研究FBAR 的電極形狀、面積及器件結(jié)構(gòu)對諧振模態(tài)的影響，并從有限元分析中提取相關(guān)損耗參數(shù)，修正和提高Mason 電學模型的精度；最后分析FBAR 濾波器的工作原理，從濾波器的級聯(lián)方式、串并聯(lián)FBAR 的有效諧振面積比、濾波器的級聯(lián)階數(shù)等方面進行研究，給出FBAR 濾波器優(yōu)化設計過程。本書可以作為從事FBAR 器件研究與設計，特別是FBAR 濾波器設計人員、微電子工程技術(shù)人員的參考用書，也可以作為相關(guān)專業(yè)研究生的參考用書。

作者簡介

　　吳秀山，從2003年就開始對模擬與射頻收發(fā)機的射頻前端集成電路進行研究與設計工作。曾主持3項浙江省自然科學基金項目、參與國家自然科學基金4項和浙江省自然科學基金項目3項，以上項目均以集成電路設計及應用為核心，SCI收錄論文5篇、EI收錄論文近20篇，授權(quán)國家發(fā)明專利5項。

圖書目錄

第1章緒論 1
1.1 無線通信技術(shù)及濾波器簡介 3
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 6
第2章壓電薄膜體聲波諧振器與濾波器設計基本理論 23
2.1 壓電效應與壓電方程 25
2.1.1 壓電效應 25
2.1.2 壓電方程 26
2.2 聲波傳輸理論 28
2.2.1 普通彈性體的聲波傳輸 28
2.2.2 壓電體的聲波傳輸 32
2.3 FBAR 的工作原理及結(jié)構(gòu) 35
2.3.1 FBAR 的工作原理 35
2.3.2 FBAR 的結(jié)構(gòu) 36
2.4 FBAR 的主要性能指標 37
2.4.1 品質(zhì)因數(shù) 37
2.4.2 有效機電耦合系數(shù) 38
2.5 FBAR 濾波器理論 39
2.5.1 二端口網(wǎng)絡 39
2.5.2 通信濾波器的主要性能指標 41
2.5.3 FBAR 濾波器的原理分析 41
第3章 FBAR 的電學阻抗模型建立與設計分析 43
3.1 FBAR 的電學阻抗模型建立 45
3.1.1 FBAR 復合結(jié)構(gòu)下電學輸入阻抗解析式 45
3.1.2 壓電薄膜層的等效電路 47
3.1.3 普通聲學層的等效電路 48
3.2 ADS 簡介 50
3.2.1 ADS 工作窗口 51
3.2.2 S 參數(shù)仿真器設置 53
3.3 FBAR 模型建立示例 54
3.3.1 新建工程 55
3.3.2 建立FBAR 模型 55
3.4 FBAR 的完整Mason 模型建立及分析 59
3.4.1 不同壓電材料的影響分析 59
3.4.2 不同電極材料的影響分析 61
3.4.3 壓電層厚度影響分析 62
3.4.4 電極層厚度影響分析 63
3.4.5 有效諧振面積影響分析 63
3.4.6 電極層與壓電層的厚度比影響分析 65
第4章 FBAR 溫度補償效應研究及電學熱模型建立 67
4.1 常見的溫度補償方法 69
4.2 考慮溫度效應的電學模型的建立 70
4.3 溫補層設置及FBAR 結(jié)構(gòu)改進 74
4.3.1 確定溫補層位置以及FBAR 的膜層結(jié)構(gòu) 74
4.3.2 確定溫補層厚度 76
4.3.3 FBAR 結(jié)構(gòu)參數(shù)的初步確定 77
第5章 FBAR 的有限元模型建立與設計分析 79
5.1 COMSOL Multiphysics 概述 81
5.1.1 有限元簡介 81
5.1.2 基礎物理場核心名詞 83
5.2 有限元仿真原理 84
5.3 二維模型建立與分析 87
5.3.1 二維建模過程 87
5.3.2 不同壓電材料的FBAR 仿真分析 89
5.3.3 不同橫向尺寸的FBAR 仿真分析 91
5.3.4 FBAR 二維有限元仿真的驗證 94
5.4 FBAR 有限元模型建立操作示例 96
5.4.1 COMSOL 仿真預處理 96
5.4.2 FBAR 模型建立 98
5.4.3 FBAR 材料設置 105
5.4.4 固體力學物理場參數(shù)設置 108
5.4.5 仿真后處理 116
5.5 三維模型建立與分析 118
5.5.1 三維建模過程 118
5.5.2 不同電極形狀的仿真研究 119
5.5.3 不同諧振面積的仿真分析 126
5.5.4 不同變跡角的仿真分析 129
5.5.5 不同F(xiàn)BAR 結(jié)構(gòu)的仿真分析 130
5.6 FBAR 電極負載結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計 133
5.7 壓電薄膜層的損耗提取及電學模型的改進 136
第6章基于FBAR 的微聲壓電薄膜濾波器設計 139
6.1 微聲壓電薄膜濾波器的設計指標 141
6.2 FBAR 濾波器的結(jié)構(gòu)研究與分析 141
6.2.1 濾波器的級聯(lián)方式影響分析 142
6.2.2 串、并聯(lián)FBAR 的諧振面積比的影響分析 144
6.2.3 濾波器的級聯(lián)階數(shù)的影響分析 145
6.3 FBAR 濾波器的性能優(yōu)化 146
第7章 FBAR 濾波器的加工版圖及工藝 153
7.1 FBAR 單元版圖繪制 155
7.2 FBAR 濾波器版圖繪制 156
7.3 薄膜制備工藝 158
參考文獻 163