图文了解石英晶振以及天然性质衍生

图文了解石英晶振以及天然性质衍生

早期在自然界中石英是珍贵的天然矿物质,经过切割形成各种形状的晶体,石英晶体随着计算机,消费类电子,电信以及工业电子产品的用途广泛逐渐增加了晶振的生产量,一个好的石英晶振配置需要规范的产品参数来完成,而这些指定的晶体参数是作为电路运行的重要信息,石英晶体提供的频率所需的高Q值因数用作定时参考的时钟控制.

石英是几种形式的二氧化硅之一,由于压电,石英晶体谐振器工作影响,石英的压电效应使其能够产生当相同表面时,其表面上的电荷扭曲或承受压力,石英是通过放置与碱性混合的小石英种子制成在高压灭菌器中的解决方案,该混合物经受高温加热(>400°C）和高压(30,000psi),这导致了石英溶解并重新形成石英薄片,这个流程大约需要30-45天,大多数石英用于今天的晶体制造是培养的或合成的品种.

如图所示,晶体有许多不同的振动模式在图1中,频率与温度特性石英晶体的主要部分取决于取向角从给定的石英棒上切下石英晶片,这些属性取决于参考方向在水晶内,这些方向称为"轴",石英有三个轴,X,Y和Z.理想的水晶将由一个六角形棱镜组成,六个刻面位于每一端,参见图2.从该棱镜截取的横截面看起来像图2中的描述,Z轴被称为"光学"轴并重复其物理当晶体围绕Z轴旋转时,每120°的特性,X轴平行于将两者之间的角度二等分的线相邻的棱镜面.

XT切割的晶体由石英板制成从垂直的那部分石英棒上切下来到X轴,XT切割晶体如果经常被称为一个"音叉"水晶,广泛用于32.768kHZ晶振,XT切割的频率与温度的关系晶体如图3所示,大多数Y轴晶体振动他们的"纯粹模式",用于低频CT和CT的面剪DT切割晶体,厚度剪切更高频率AT和BT切割晶体,AT切割是Y轴组中最受欢迎的因素它具有出色的频率与温度特性,AT切割是通过切割石英棒产生的与Z轴成约35°15'的角度,数字图4示出了频率与温度特性适用于AT切割晶体.

晶体的两侧都有电极沉积,这些电极由低阻金属制成,如银,金和铝,电极结构允许电气施加到晶体上的电压以产生机械振动,电极还提供连接方式水晶到水晶底座的安装结构,看到图5,通常在这些高频晶体的制造中损失在研磨和安装过程中断裂,这些损失导致产量降低,从而导致价格上涨水晶,使用可达到35MHz的基本频率标准石英晶振设计和工艺,对于上面的频率35MHz泛音模式或基本倒置台面晶体推荐,泛音模式只有奇数可以生成谐波或倍数,基本倒置台面设计可达500MHz.

因为晶振的频率与其厚度有关,高频基波的制造存在局限性晶体,频率越高,晶体越薄空白,通常,晶体设计用于获得最佳能量和性能在具有能量的期望操作频率下水平被抑制到一定程度,晶体也会表现出不需要的或虚假的模式以设计频率振荡,这些不需要的模式是受水晶表面光洁度,直径和厚度的影响尺寸和安装技术,用于晶体操作在并联谐振振荡器中晶体的负载能力应始终指定以确保适当的频率控制和操作.