FBAR的三种模型

时间:2020-06-30

   常用的 FBAR 模型有三种:Mason 模型、BVD 和 MBVD 模型。

  Mason 模型基于是 FBAR 的物理模型,BVD 和 MBVD 模型是 FBAR 的行为模型

  Mason 模型

  Mason 模型是一维的物理模型。可以很好的表征出 FBAR 的每一层物理结构。

  压电材料模型可以理解为在非压电材料的电学模型(下左图)上,增加声 / 电转换电路(下右图)。

  在这个电路基础上,可以再添加顶电极层、底电极层、支撑层等等,完成整个 FBAR 的等效电路,如下图。(计算网络终端阻抗的方法用的是微波电路里的传输线方程,这让我倍感亲切)

  Mason 模型的等效电路方程:

  小结:给定材料参数,几何尺寸和边界条件等,就可以计算 FBAR 的等效电路。

  BVD(Butterworth-Van Dyke)模型

  BVD 模型是以电学参数为基础的电路模型,C0 为的静态电容,Cm 为机械相关的动态电容,Lm 为机械相关的动态电感,Rm 为机械相关的动态电阻,电路图下

  这就是个常见的 LCR 串并联电路,Zin 可以由 LCR 的值快速计算得到

  模型的个参数可以由材料的系数计算得到,实际应用中通常更加 3D 仿真或者实际测试值参数提取得到。

  MBVD(Modified Butterworth-Van Dyke)模型

  MBVD 模型在 BVD 模型的技术上,增加了介质损耗 R0 和机械 / 阴线损耗 Rs. 电路图如下

  小结:BVD 和 MBVD 都是基于电路集总参数模型,电路更简单。

  计算 FBAR 电路模型,通常使用 ADS 等电路仿真软件,这个已经有很多文章介绍了。后面的文章,我准备从 FBAR 的电路模型出发,用微波电路的内容,综合出谐振器的输入阻抗和响应。


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