1880年法國物理學家居里兄弟發現了壓電效應。當在石英晶體的某個固定的方向加上壓力后,晶體的內部就產生電極化現象,并且在對應的兩個表面上分別產生正負電荷。當去除所加的壓力后,石英晶振晶體表面的正負電荷又會消失,恢復到原來沒有加壓力的狀態;當所加的壓力改為拉力后,晶體表面產生的正負電荷的極性也會隨之改變。石英晶振晶體表面所產生的電荷量與所加的壓力或拉力的大小成正比。這種將機械能轉化為電能的現象就稱為正壓電效應。

相反,如果在石英晶體的極化方向上外加交變電場時,就會使晶體產生膨脹或縮小的機械變形。當去掉所加的交變電場后,該石英晶振晶體的機械變形也隨之消失,恢復到原來的狀態。這種電能轉變為機械能的現象稱為“逆壓電效應”.自然界中雖然有很多晶體都具有上述壓電效應,但是石英貼片晶振晶體結構簡單,做成的振蕩器精度高,頻率穩定,因此是比較理想的材料。

圖2-1是正壓電效應和逆壓電效應的示意圖。表示某一非中心對稱的壓電石英晶體在某一平面上的投影,當其兩側受到一定外力時的情況。其中(a)表示當石英晶振晶體不受外力時,正電荷與負電荷的中心重合。晶體的電極化強度為0,晶體表面就不帶電荷。(b) 表示在(a)中的晶體兩側加上壓力后,產生電極化現象。即晶體發生壓縮變形使得正電荷與負電荷的中心分離。為此,石英晶振晶體就顯示有電偶極距,電極化強度就不再等于0晶體表面分別出現了正、負電荷。(c)中則表示將晶體兩側的壓力改為拉力后,因為石英貼片晶振晶體產生膨脹變形后正電荷與負電荷的中心分離方向與(b)中的正好相反,所以晶體兩側表面所帶的正、負電荷情況也正好相反。

如果在石英晶振晶體兩側的表面鍍上金屬電極后, 當在其表面加上壓力或拉力時,都可以利用儀表測得晶體兩側表面的電位差。只是金屬電極上由于靜電感應產生的電荷與石英晶體表面出現的束縛電荷極性相反。如(d)、(e) 所示,它們分別表示(b)、(c)在加壓力的面或加拉力的面鍍上金屬電極的情況。當施加壓力或拉力的方向和產生電位差的方向一致時,稱為縱向壓電效應。也有一些壓電材料,施加壓力或拉力的方向和產生電位差的方向是垂直的,這種現象則被稱為橫向壓電效應。相反,如果壓電石英晶體在電場中,出于電場的作用,使石英晶振晶體正電荷與負電荷的中心發生分離。這種極化現象則會導致石英晶體,石英晶體振蕩器的變形,這就是電致變形,也就是逆壓電效應.

億金電子專業生產晶振,石英晶振,陶瓷晶振,聲表面諧振器,有源晶振,壓控振蕩器,貼片晶振,陶瓷霧化片,32.768K鐘表晶振,溫補晶振,石英晶體振蕩器等,引進日本先進的機械設備,一流的生產技術,專業的銷售團隊,以及多位資深工程師為您解決一系列技術性問題.億金電子晶振廠家同時代理日本臺灣歐美進口晶振品牌,KDS晶振,愛普生精工晶體,京瓷貼片晶振,TXC晶體,CTS晶振,IDT晶振,鴻星石英晶振,（SPXO）普通晶體振蕩器,(TCXO)溫補晶體振蕩器,(OCXO)恒溫晶體振蕩器等.億金電子為品勝,奇瑞汽車,聯想電腦,中興華為等國內多家知名企業頻率部件指定供應商,產品廣泛用于智能家居,汽車電子,數碼周邊產品,無線藍牙,移動通信裝置,鐘表系列,儀表儀器,衛星導航,筆記本電腦等諸多領域.

國際知名品牌KYOCERA晶振（簡稱KSS晶振）,所有的生產線都具備順應時代變化的速度感,通過融合集團的獨特技術,進一步積極創造新產品、開拓新市場.為了回應客戶的期待,京瓷晶體振蕩器,有源晶振,溫補晶振,石英晶振 ,壓控振蕩器,在價格、質量、服務等所有方面都滲透“客戶第一”的理念,不斷為全球市場奉獻新價值.

 日本京都陶瓷晶振集團是一家追求哲學的電子元器件制造商,所有企業社會責任活動都是立于哲學的基礎上,在節能與環保方面出了很大精力和資金.為表彰京瓷晶振公司做出努力和有效的結果,連續6年在日本環境部獲得全球暖化預防活動獎,使京瓷公司晶振產品的無鉛化更深入人心.由于受到政府的扶持,京瓷集團旗下生產的石英晶振,陶瓷晶振,插件晶振,貼片晶振,有源晶振,溫補晶振,XO晶振等產品,迅速在全球范圍內增加大批新客戶,持續全球化的影響力.

    石英晶體振蕩器是一種最普通的有源晶振,有SPXO也有XO系列,英文簡稱是OSC.日本京瓷集團制造的晶體振蕩器,在很多生產廠家們的眼里,都是高端晶振的代表,最明顯的優勢是封裝尺寸小,而且比較薄,重量輕,很適合現在的高級電子和智能電子產品使用.尤其是當2016有源晶振出現后,更讓京瓷公司的名聲大振,帶來源源不斷的客戶,口碑更上一層樓.

京瓷晶振,NDK晶振,精工晶振,愛普生晶振,KDS晶振等都是日本在國內使用比較多的品牌.億金電子滿足市場需求,代理日本進口晶振,封裝尺寸繁多,全新原裝,價格優勢.京瓷晶振具有體積小,精度穩定,厚度薄等特點,產品均采用IS09002質量管理體系進行生產,符合歐美ROHS環保要求.

石英晶體的密度為265g/cm3,莫氏硬度為7,透明晶瑩。在常溫常壓下,石英晶體不溶于水和三酸(鹽酸HCl、硫酸H2SO4、硝酸HNO3)屬于溶解度極小的物質。但在高溫高壓下,再加入適量助溶劑,如碳酸鈉(Na2CO3)或氫氧化鈉(NaOH)等,就可大大提高其溶解度。這個特點被用于石英晶體的人工培育。

氫氟酸(HF)、氟化銨(NH4F)與氟化氫銨(NH4HF2)是石英貼片晶振,石英晶體良好的溶解液,這在石英晶片加工中是很有用的。石英晶體是一種良好的絕熱材料,導熱系數比較小(見表1.3.1)

表1.3.1石英晶體的導熱系數

室溫附近,沿z軸方向的導熱系數是沿垂直于z軸方向導熱系數的二倍左右與z軸成q角的任一方向的導熱系數可由下式求得(1.3.1)Kφ=K3cos²φ+K1sin²φ,其中K1是垂直于Z軸的導熱系數,K3是平行于z軸的導熱系數石英晶體的膨脹系數也很小,且沿z軸方向的線膨脹系數a3約為沿垂直于z軸方向線膨脹系數a1的1/2(見表1.3.2)。

表1.3.2石英晶體的線膨脹系數值

若已知a1和a3,由下式可求出與Z軸成φ角的任一方向的線膨脹系數aL：al=a3+(a1-a3)sin²φ (1.32)

在室溫附近:aL=(7.48+623sin²φ)×10-6 (1.33)

并可由a1和a3求得體膨脹系數ar：ar=2a1+a3 (1.3.4)

由于石英晶體的熱膨脹系數較小,因此可用于精密儀器中。但當它被加熱時, 體膨脹系數會發生很大變化。在溫度達573℃時,石英晶體由a石英晶體轉變為B石英,體積急劇增大。石英晶體諧振器內部產生的較強的機械應力可能會造成裂隙和雙晶,這是在石英晶體元件的加工中要注意避免的。

石英晶體還是一種良好的絕緣體,其電阻率可由下式求得：p=Be-AT;式中,p為電阻率,T為絕對溫度,e為自然對數的底,A等于1.15×104B為相應的常數。平行于z軸方向的B=3000,垂直于z軸方向的B為平行于z軸方向的1/80。B值除與晶體結構有關外,還與沿z軸方向孔道中堿金屬雜質(K+、Na+)的存在有關。表1.3.3列出了晶振,有源晶振,石英晶體振蕩器,石英晶體在不同溫度下的電阻率,單位為ohm. cn。

表1.3.3石英晶體在不同溫度下的p(ohm.cm)

石英晶體介電常數(描述材料介電性質的量,是電位移D與電場強度E的一個比例系數)的各向異性不很明顯,平行于z軸的介電常數ε3=4.6,垂直于z軸的介電常數ε1=4.5。在電場作用下,電介質發熱而消耗的能量叫介質損耗,通常以損耗角的正切值(tg6)來表示其損耗的大小。有源晶體振蕩器,比如溫補晶振,壓控晶振,有源石英晶體的介質損耗較小,tg6<2×10-4因此用它作電氣材料具有高穩定性。

石英晶體雖不像諸如彈簧、橡皮筋那樣的物體,振動日時能看到明顯地形變,但是它仍然服從彈性定律(胡克定律),并且可以通過全息照相看到它形變的情況。當然,石英晶體的形變更復雜些,描述更困難些,這將在第二章中進一步講述。

某些電介質由于外界的機械作用(如壓縮、拉伸等)而在其內部發生變化產生表面電荷,這種現象叫壓電效應。具有壓電效應的電介質也存在逆壓電效應,即如果將具有壓電效應的介質置于外電場中,由于電場的作用,會引起介質內部正負電荷中心位移,而這位移又導致介質發生形變,這種效應稱為逆壓電效應。

正像某些其它晶體(如酒石酸鉀鈉KNaC4H4O6.4H2O、鈦酸鋇 BaTio3等等)那樣,貼片有源晶振,石英晶體也具有壓電效應。由于其結構的特殊性,不是任何方向都存在壓電效應的,只有在某些方向,某些力的作用下才產生壓電效應。

例如:當石英晶體受到沿x軸方向的力作用時,在x方向產生壓電效應,而y、z方向則不產生壓電效應,當石英晶體受到沿y軸方向的力作用時,在x方向產生壓電效應,而y、z方向也不產生壓電效應。若受到沿z軸方向的力作用時,是不產生壓電效應。因此又稱x軸為電軸,y軸為機械軸。利用石英晶體的壓電效應可制造多種高穩定性的頻率選擇和控制元件,這將在以后各章逐步講述。

石英晶體也與其它一些物質(如方解石CaCO3、硝酸鈉NaNO3晶體等)那樣具有雙折射現象,即一束光射入石英晶體時,分裂成兩束沿不同方向傳拓的光其中一束光遵循折射定律,叫做尋常光或稱“0”光,另一束光不遵循折射定律,叫做非尋常光,又稱“e”光,如圖1.3.1所示,尋常光在石英晶體內部各個方向上的折射率mo是相等的,而非尋常光在石英晶振,石英晶體的內部各個方向的折射率n0卻是不相等的。

例如:對于波長為5893A的光,石英晶體的n0=1.54425,最大的ne=1.5536。石英晶體雖然具有雙折射現象,但當光沿z軸方向入射時,不發生雙折射現象,所以又稱z軸為光軸石英晶體還具有旋光性。即平面偏振光(光振動限于某一固定方向的光)沿z軸方向通過石英晶體后,仍然是平面偏振光,但其振動面卻較之原振動面旋轉了一個角度。

圖1.3.1石英晶體的雙折射

石英晶體的光學性質被應用到制造各種光學儀器和石英片加工工藝中。

從六十年代起開展了石英晶體,SMD晶振元件輻射效應的研究工作,在此做一些簡單的介紹。

由于宇宙射線的輻照和核武器爆炸,地球周圍存在高能粒子和y射線、X射線等輻射。這些輻射對石英晶體及其器件都有很大的影響,無色透明的石英晶體經放射線照射后會變為煙色,石英晶體元件被輻照后,會使頻率發生變化,穩定性下降,等效電阻升高。

一般認為,石英晶體被γ射線和高能粒子轟擊后,會產生結構空穴和色心,這是由于堿金屬離子(A1+3和Na+)的存在所引起的。因此,要提高石英晶體抗輻射的能力,首先要減少和消除有源恒溫晶振,差分晶振,石英晶體中的上述雜質。

一方面選擇最佳籽晶和生長條件;另一方面可使用“電清除”的方法驅逐晶體中的雜質。有人做過這樣的實驗:用z向厚度為1cm的樣片,加溫到450~470℃,加電壓1500-1700V/cm,通過晶體的電流為250μA,20分鐘后則降為20μA,這時在負極表面出現由堿金屬雜質形成的乳白色薄層。顯然,這是一種高溫、高壓排除晶體中金屬離子等雜質的工藝過程。經過這種“電清除”的人造石英晶體制成的石英晶體元件就具有良好的抗輻射性能。

    FOX晶振中文名為福布斯晶振,是美國知名的石英晶振,石英晶體振蕩器,貼片晶振,有源晶振,溫補晶振,差分晶振制造商.自成立以來不斷為用戶提供高品質,高精密,低功耗晶體元件.FOX晶振在香港,印度,美國,德國,馬來西亞等多個國家設有研發生產基地,為了更好的服務廣大用戶,銷售代表處分布世界各地.

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               無源晶體--無源晶體需要用DSP片內的振蕩器,在datasheet上有建議的連接方法.無源晶體沒有電壓的問題,信號電平是可變的,也就是說是根據起振電路來決定的,同樣的石英晶振晶體可以適用于多種電壓,可用于多種不同時鐘信號電壓要求的DSP,而且價格通常也較低,因此對于一般的應用如果條件許可建議用晶體.
            有源晶振--石英晶體振蕩器,壓控晶振,溫補晶振等均屬于有源晶振,是相較于無源晶振不需要DSP的內部振蕩器,信號質量好,比較穩定,而且連接方式相對簡單（主要是做好電源濾波,通常使用一個電容和電感構成的PI型濾波網絡,輸出端用一個小阻值的電阻過濾信號即可）,不需要復雜的配置電路.

美國Crystek石英晶振,石英晶體諧振器,壓電石英晶體,有源晶振具有精確的頻率容差和穩定性,有源晶振的頻率范圍廣,封裝尺寸小,具有低相位噪聲和低抖動等特點. Crystek晶振集團除了生產VCXO壓控振蕩器, XO石英晶體振蕩器, TCXO溫補晶振, VC-TCXO石英晶體振蕩器之外,在其他領域還有

溫度補償石英晶體振蕩器簡稱溫補晶振,是一種自身帶有溫度補償功能的有源晶振, 通過附加的溫度補償電路使由周圍溫度變化產生的振蕩頻率變化量削減的一種石英晶體振蕩器.Abracon溫補晶振具有高品質,高精密,低抖動,低電源電壓,耐高溫,耐撞擊性強等特點.

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