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              石英晶振晶體基本常識
              - 2020-08-10-

                石英晶振是什么呢?對于外行人來講,真的很難理解。接下來小編對石英晶振進行一個簡單的解釋。電子元件中有一種叫“壓電石英晶體”的元件,這種晶體分為兩種,“石英晶體諧振器”和“石英晶體振動器”。簡而言之,這兩種晶體都簡稱為“石英晶振”。即“晶體”便是“石英晶振”,也就有了“石英晶振”這一名詞的來歷。

                石英晶體諧振器和石英晶體振動器

                01、石英晶體的結構

                利用石英晶體(Quartz-Crystal)的壓電效應制成的一種諧振器材。石英本質是礦物質硅石的一種,化學成分是Sio2,從一塊晶體上按必定的方位角切割成的薄片稱為晶片

                形狀是呈角錐形的六棱結晶體,具有各向異性的物理特性。按其天然形狀有三個對稱軸,電軸X,機械軸Y,光軸Z。

                石英晶振器中的各種晶片,便是按照各軸不同角度,切割成正方形、長方形、圓形、或棒型的薄片。

                02、石英晶體的根本特性

                (1)石英晶體特有的正、反兩種壓電效應

                正壓電效應:當沿晶體的電軸或機械軸施以張力或壓力時,就在垂直于電軸的兩面上發生正、負電荷,呈現出電壓。

                負壓電效應:當在垂直于電軸的兩面上加交變電壓時,晶體將會沿電軸或機械軸發生彈性變形(蔓延或緊縮),稱為機械振動。

                石英晶體特有的正、反兩種壓電效應

                (2)石英晶體具有諧振回路的特性

                石英晶體存在著固有振動頻率。

                當晶體幾何尺度和結構必守時,它本身有一固定的機械振動頻率。當外加電信號頻率在此天然頻率附近時,就會發生諧振現象。它既表現為晶片的機械共振,又在電路上表現出電諧振。

                這時有很大的電流流過晶體,發生電能和機械能的轉換。

                (3)具有較小的頻率溫度特性

                石英晶體溫度系數小和低噪聲

                石英晶體振動器的頻率穩定度可達到10-5數量級以上,具有很高的品質因數,發生幾十kHz幾百MHz的振動頻率。

                03、石英晶體的等效電路

                當晶體不振動時,能夠看成是一個平板電容器Co,稱為靜電電容。Co與晶片的幾何尺度和電極面積有關。

                石英晶體的等效電路

                Co——靜態電容和支架引線等分布電容之和,一般約2~5PF。

                Cq——動態電容,表征晶體的彈性,值很小,在10﹣2pF以下。

                Lq——動態電感,表征晶體的質量,值較大,在幾十mH~幾百H。

                rq——動態電阻,機械沖突和空氣阻尼引起的損耗,阻抗很小,幾~幾百歐?。

                Lq1、Cq1、rq3——晶體基頻等效電路。

                CLq3、Lq3、rq3——晶體三次泛音等效電路。


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