Пьезоэлектрический резонатор состоит из пьезоэлектрической пластины с электродами и держателя. В качестве пьезоэлектрических пластин используются главным образом пластины, вырезанные из природных кристаллов кварца или синтетических пьезоэлектрических кристаллов.
При подключении к электродам пьезоэлектрического резонатора электрического напряжения его пластина сжимается или растягивается, т. е. в ней возникают механические колебания (обратный пьезоэлектрический эффект). Эти колебания создают на поверхностях пластины электрические заряды (прямой пьезоэлектрический эффект), которые уравновешивают приложенное к резонатору напряжение. При этом пьезоэлектрический резонатор можно представить схемой замещения, показанной на рис. 11.20, а. Емкость C8 этой схемы называют динамической емкостью, а емкость Ср — статической. Последняя представляет собой емкость конденсатора, образованного электродами и пьезоэлектрической пластиной в качестве диэлектрика. Активнее сопротивление rs характеризует необратимые потери энергии в резонаторе. Эти потери оцениваются величиной добротности резонатора .
В применяемых на практике пьезоэлектрических резонаторах индуктивность Ls имеет большую величину (от единиц до нескольких сотен генри), а величины емкостей CS и СP обычно малы (Cs — доли или единицы пикофарад, а СP — единицы или десятки пикофарад). При этом добротность Q оказывается очень высокой ( 104—106), а величина r S находится в пределах от нескольких десятков или сотен до нескольких тысяч ом.
Учитывая высокую добротность пьезоэлектрического резонатора, в его схеме замещения в первом приближении можно пренебречь сопротивлением rs (рис. 11.20,6). При этом экви-
валентное сопротивление резонатора будет чисто реактивным:
где — частота последовательного (основного) резонанса;
— частота параллельного резонанса;
Cs = CSCP/ (CS + CP) — эквивалентная емкость.
График зависимости ZЭ/j показан на рис. 11.21.
Полосу частот называют резонансным промежутком пьезоэлектрического резонатора. Величину этого промежутка можно регулировать путем подключения параллельно резонатору дополнительной емкости С н. При этом Сэ будет увеличиваться, а частота fp и резонансный промежуток будут уменьшаться.