基于单晶 AlN 砂片的体声共挭器用于 piezoelectric 功率转换
应用物理
2026-03-23 v1
摘要
本文展示了首个基于单晶铝氮化物 (AlN) 砂片的厚度扩展 (TE) 模式体声共挭器，用于 piezoelectric 功率转换。该器件具有 1677 的高串联共振 3-dB 品质因数 (Q) 和 6.1% 的电机耦合系数 (k^2)，凸显了 AlN 共挭器在高效功率转换中的强大潜力。为抑制频谱中的旁瓣模式，提出并实验验证了一种接地环结构。测量的频域阻抗响应显示，在 13.52 MHz 的共振频率以上，谱图旁瓣被抑制。与以往的 PZT、LN 和 LT 基共挥器进行比较分析表明，AlN 在竞争性的性能指标和 f·Q 乘积方面表现优异，而其材料热导率远高于现有 piezoelectric 功率转换器共挥器。预计其功率处理能力将在 AlN 单晶砂片中表现出优势，并将在后续实验中予以展示。这一结果表明，AlN 提供了一平台适用于紧凑型、稳健的 piezoelectric 功率转换器以及下一代电力电子系统的前景。
引用
@article{arxiv.2603.19409,
title = {Single-Crystal AlN Wafer-Based Bulk Acoustic Resonators for Piezoelectric Power Conversion},
author = {Ziqian Yao and Clarissa Daniel and Kaicheng Pan and Tzu-Hsuan Hsu and Heather Chang and Mark S Goorsky and Juan Rivas-Davila and Ruochen Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.19409},
year = {2026}
}