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Oscilent石英晶体频率标准介绍

返回列表 来源:CEOB2B晶振平台 浏览:- 发布日期:2018-10-29 14:12:14【

   石英晶体单元的高Q值和高刚度(小C1)使其成为晶体振荡器中的主要频率和频率稳定性决定元素。晶体单元的Q值远高于其他电路元件的Q值。在通用晶体单元中,Q通常在10/410/6的范围内。高稳定性5MHz晶体单元的Q通常在23百万的范围内。由晶体中的内部损耗限制的固有Q已经通过实验确定为与频率成反比(即,对于给定的谐振器类型,Qf乘积是常数)。对于ATSC切割谐振器,当fMHz为单位时,最大Qf=1600万。

Oscilent石英晶体频率标准介绍

1918年压电晶体首次用于石英晶体振荡器后不久,石英(单晶形式的SiO 2)就成为稳定谐振器的首选材料。尽管已经探索了许多其他材料,但没有发现任何材料。比石英更好。Quartz是唯一已知具有以下属性组合的材料:

1.它是压电的(“压力电”;piezein在希腊语中意为“按压”)。

2.当相对于石英的结晶轴沿着适当的方向切割板时,可以制造零温度系数晶振

3.在零温度系数切割中,SC切割(见下文)中的一个是“应力补偿”。

4.它具有低的固有损耗(即,石英谐振器可以具有高Q值)。

5.它易于加工,因为它很硬但不易碎,并且在正常条件下,除氟化物蚀刻剂外,它在所有物质中的溶解度都很低。

6.它性质丰富。

7.它易于以低成本大量生长,并且具有相对高的纯度和完美性。

在人工种植的单晶中,石英每年超过2000吨(1991年),仅次于硅的数量。

直接压电效应是居里兄弟于1880年发现的。他们发现,当重量放在石英晶体谐振器上时,电荷出现在晶体表面上; 电荷的大小与重量成正比。1881年,说明了逆向压电效应; 当对晶体施加电压时,晶体由于该效应引起的晶格应变而变形。当电压反转时,应变反转。

32SMD晶振类中,20个表现出压电效应(但这些中只有少数是有用的)。压电晶体缺乏对称中心。当力使晶格变形时,晶体中正电荷和负电荷的重心可以分离,从而产生表面电荷。压电效应可以提供电路与晶体的机械特性之间的耦合。在适当的条件下,“良好”的压电谐振器可以稳定振荡器电路的频率。

石英晶体具有高度各向异性,即性质随晶体方向变化很大。例如,当在氢氟酸中蚀刻石英球时,蚀刻速率沿最快蚀刻速率方向(Z方向)比沿最慢方向(慢X方向)快100倍以上。石英的常数,例如热膨胀系数和弹性常数的温度系数,也随方向而变化。音叉晶振单元可以具有零温度频率系数,这是弹性常数的温度系数从负值到正值的结果。

石英中零温度系数切割的轨迹如图5所示。选择XYZ方向以使属性描述尽可能简单。图5中的Z轴是石英中三重对称的轴; 换句话说,当晶体围绕Z轴旋转时,物理性质每120°重复一次。切口通常有两个字母的名称,其中名称中的“T”表示温度补偿切口; 例如,AT切割是第一个发现的温度补偿切口。FCITBTRT切割是零温度系数轨迹上的其他切割。对于某些特殊属性,过去(在发现SC切割之前)研究了这些切割,但今天很少使用。

Oscilent石英晶体频率标准介绍

因为压电石英晶体谐振器单元的性质很大程度上取决于晶体板的切割角度,所以在晶体单元的制造中,板沿着相对于晶轴的精确控制的方向从石英棒上切割下来。通过X射线衍射检查板的取向。在某些应用中,必须以几秒角的精度控制方向。在成形为所需尺寸后,将金属电极施加到晶片上。具有圆形电极的圆形板是最常用的几何形状,尽管坯料和电极也可以是其他几何形状。电极晶片安装在支架结构[8]中。图6显示了用于频率大于1MHz的谐振器的两种常见类型的支架结构。(石英手表中使用的32-kHz音叉谐振器通常封装在小型管状外壳中。)

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