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銀電極層對石英晶振諧振頻率產生的影響
從石英晶體諧振器的等效電路可知,它有兩個諧振頻率,即(1)當L、C R支路發生串聯諧振時,石英晶體諧振器的等效阻抗最小(等于R)。串聯揩振頻率用fs表示,石英晶體對于串聯揩振頻率fs呈純阻性;(2)當頻率高于fs時,L、C、R支路呈感性,可與電容C0發生并聯諧振,其并聯頻率用fd表示。工程技術中石英諧振器就工作在fs到fd范圍內或這兩個頻率的奇次諧頻上。
根據石英晶振的等效電路,可定性畫出它的電抗一頻率特性曲線如圖2.3所示。可見當頻率低于串聯諧振頻率fs或者頻率高于并聯揩振頻率fd時,石英晶體呈容性。僅在fs
Sauerbrey方程用于描述石英晶體諧振頻率與晶體表面附著物質(此處為上、下兩面的銀電極層)之間的變化關系,該方程如下:
其中f0為石英晶振原始諧振頻率(單位為Hz),△f為晶振的頻率變化量(單位為Hz),△m為晶體變化的質量(單位為gcm-2),A是晶體有效面積(即電極面積,單位為cm2),pμ是石英晶體的密度,μφ為晶體剪切彈性模量。
對于指定晶振晶片,fo、A、pμ、qμ均為常數,因而, △f與△m的絕對值成正比,負號表示表面銀電極層質量的增加,會引起石英晶振諧振頻率的減少;而表面銀電極層質量的減少,會引起石英晶振諧振頻率的增加。即:增加銀層質量和減少銀層質量兩種方法都可以改變石英晶振的諧振頻率。
可見,附加的銀電極層會對石英晶振器的諧振頻率產生影響。因而工業生產中,一般先制作出與目標頻率接近的石英晶片并附加表面電極,再通過改變表面電極厚度方法,來微調晶振頻率以達到目標頻率。
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