簡單入門!石英晶體基本常識(shí)

作者： 揚(yáng)興晶振 日期：2021-09-27 瀏覽量：

  01、石英晶體的結(jié)構(gòu)

  利用石英晶體(Quartz-Crystal)的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件。石英本質(zhì)是礦物質(zhì)硅石的一種，化學(xué)成分是Sio2，從一塊晶體上按一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(jié)晶體,具有各向異性的物理特性。按其自然形狀有三個(gè)對(duì)稱軸,電軸X,機(jī)械軸Y,光軸Z。

  石英晶體及橫斷面

  石英諧振器中的各種晶片，就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,如圖

  02、石英晶體的基本特性

  (1) 石英晶體特有的正、 反兩種壓電效應(yīng)

  正壓電效應(yīng)：當(dāng)沿晶體的電軸或機(jī)械軸施以張力或壓力時(shí)， 就在垂直于電軸的兩面上產(chǎn)生正、 負(fù)電荷， 呈現(xiàn)出電壓。

  負(fù)壓電效應(yīng)：當(dāng)在垂直于電軸的兩面上加交變電壓時(shí)， 晶體將會(huì)沿電軸或機(jī)械軸產(chǎn)生彈性變形( 伸張或壓縮) ， 稱為機(jī)械振動(dòng)。

  (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(dòng)頻率。

  當(dāng)晶體幾何尺寸和結(jié)構(gòu)一定時(shí)， 它本身有一固定的機(jī)械振動(dòng)頻率。當(dāng)外加電信號(hào)頻率在此自然頻率附近時(shí)， 就會(huì)發(fā)生諧振現(xiàn)象。它既表現(xiàn)為晶片的機(jī)械共振， 又在電路上表現(xiàn)出電諧振。

  這時(shí)有很大的電流流過晶體， 產(chǎn)生電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。

  (3) 具有較小的頻率溫度特性

  石英晶體溫度系數(shù)小和低噪聲

  石英晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度可達(dá)到10 -5數(shù)量級(jí)以上， 具有很高的品質(zhì)因數(shù)， 產(chǎn)生幾十kHz幾百M(fèi)Hz的振蕩頻率。

  03、石英晶體的等效電路

  當(dāng)晶體不振動(dòng)時(shí)， 可以看成是一個(gè)平板電容器Co， 稱為靜電電容。Co與晶片的幾何尺寸和電極面積有關(guān)。

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

  Cq ——?jiǎng)討B(tài)電容， 表征晶體的彈性， 值很小， 在10﹣2 pF以下。

  Lq ——?jiǎng)討B(tài)電感， 表征晶體的質(zhì)量， 值較大， 在幾十mH ～幾百H。

  rq ——?jiǎng)討B(tài)電阻，機(jī)械摩擦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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