振蕩器使用壓電材料（大多數情況下是石英晶體）的機械共振，以邏輯兼容方波的形式生成具有穩定頻率的時鐘信號。以這種方式產生的信號使系統的其他電子元件同步，因此對于完美運行的最終產品至關重要。大多數需要“頻率控制產品”，即石英晶體和振蕩器等頻率確定產品今天的電路以及隨著技術的增加，幾乎每天都會出現新的應用程序和可能的用途。

壓電現象-材料在施加壓力時產生電壓的能力-由雅克和皮埃爾居里兄弟于1880年首次發現。

這一發現為1917年著名的貝爾電話實驗室的AlexanderM.Nicholson最初使用羅謝爾鹽晶體的開發奠定了基礎。1921年，WalterGuytonCady發明了第一個石英振蕩器。核心是振蕩石英，它是通過壓電效應產生振蕩的。如果通過氣相沉積電極向石英板（二氧化硅，SiO2）施加電脈沖，則晶格結構會變形。這進而導致電荷偏移，進而導致電信號（電壓）。通過逆變器（反饋）放大，石英在某些條件下開始以其諧振頻率振蕩。頻率很大程度上取決于石英晶體薄片（也稱為坯料）的尺寸、厚度和形狀以及材料常數。

無線電技術中的石英振蕩器

在1920年代和1930年代，無線電的發明及其不斷增加的使用以及無線電發射器的普遍構造導致了對這些晶體振蕩器的商業需求。在使用晶體之前，無線電臺使用調諧電路來控制頻率，這些調諧電路可以輕松地將頻率降低3到4kHz。發射機被分配的頻率僅相隔10kHz，因此由于頻率漂移，發射機之間經常存在重疊。

晶體振蕩器解決頻率漂移問題

由于現在使用的石英振蕩器具有出色的頻率穩定性，解決了電臺之間的頻率漂移問題，讓更好的聆聽體驗成為可能。隨著1950年代數字時代的到來，需求急劇增加，需要一種用于種植合成石英的商業工藝。這最終也是由貝爾實驗室開發的，它可以可靠地滿足振蕩器電路中對晶體的巨大需求.

晶振心臟的制作

時至今日，人工制造的晶體是振蕩器最常見的基礎。使用水熱合成法，石英是在350至400°C的溫度和100至120MPa的壓力下，在大型高壓釜中從水溶液中生長出來的。天然石英石用作營養物，在這些條件下會緩慢溶解。由于高壓釜中保持的溫差，所得溶液流入高壓釜的生長區以生長成純石英。使用這種方法，可以生產出高純度和高質量的完美生長的石英晶體，也適用于最現代的應用。

然后將得到的石英棒切割成晶片。為此，必須首先使用X射線設備確定X/Y/Z軸的位置。由于石英的溫度穩定性受切割角度的影響，因此精確切割尤為重要。百分之九十的水晶都是用所謂的AT切割制成的。石英以與原始錠的Z軸成35°15'的角度切割。

石英晶體諧振器原錠采用專用多片鋸切割，可配備激光折光儀和緊固、上膠裝置。然后可以將石英錠粘合在一起，使其結晶角對齊，然后制成偏差約為10角秒（1度的360度）。

AT切割晶體的溫度曲線大致對應于y=x³，切割角度的偏差會影響曲線的走向和最終產品的頻率穩定性。

生產，然后控制，最后排序

為了獲得滿足角度精度要求高的晶體，必須大量生產，然后再進行檢查和分類，超出公差的晶體用于其他規格更廣泛的應用。

制作完坯料后，必須設置石英的振蕩頻率。它與石英的質量成反比。對于AT切割毛坯，零件的振動頻率約為1680除以厚度（以毫米為單位）。例如，一個10MHz的晶體必須經過研磨、研磨、蝕刻和拋光到大約0.168mm的厚度。任何處理步驟都可能發生碎裂、開裂、劃痕或并行度丟失，這可能導致最終產品發生故障并導致雜散信號，或者在某些情況下會導致頻率突然變化。通常，實際使用的最高基頻約為40MHz。然而，有許多技術也可用于產生更高的頻率.

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