生產制造晶振的過程是比較復雜的,且資源消耗過大.每道工序需都應認真對待,否則容易造成不良率高.石英晶振生產設備由于制造涉及高溫處理,因此存在需要大量功率的過程.

石英貼片晶振越來越小型化,多元化,通過使晶振更緊湊,薄型,可以增加每個工藝引入的部件數量.設備的功耗幾乎不會影響引入的部件數量.因此,由于部件數量的增加,每顆石英貼片晶振的功耗降低,然后抑制了CO2排放.與這項改革相關的還有減少設備消耗的電力.以下為億金電子所提供的石英晶振生產全過程解析圖.

精工愛普生擁有“QMEMS”獨特的生產技術,'QMEMS（Quartz +'MEMS'）'是促進MEMS（微電子機械系統）晶體材料微加工工藝的獨特技術的名稱,為EPSON生產晶振提供了最關鍵的支持.愛普生晶振集團通過充分利用這項技術的優勢,制造了小型,高性能,低損耗的石英貼片晶振產品.

EPSON晶振QMEMS生產技術是世界晶體行業的領先技術,是愛普生晶振集團30多年來工程師的努力成果.正是因為愛普生晶振工程師們的不懈努力,才有了后面這些一系列的小體積,高精密石英晶振,貼片晶振,有源晶振,差分晶振,壓控溫補晶振.在后面的文章中我們將要說的是愛普生工程師們經過不斷努力研發生產的32.768K,石英晶體,貼片晶振的過程,以及愛普生晶振QMEMS技術穩定基礎,敬請期待.

石英晶振晶體作為電子產品的核心部件被廣泛用于各種智能電子產品中,舉個例子,一個數碼相機中會大概會用到3個石英晶振,隨而隨著智能電子產品的發展應用,為了獲得更多功能或更高級的功能,則需要用到更多的石英貼片晶振.由此可見晶振的發展前景可觀.

晶振晶體主要可以歸納為五種類型：石英晶體單元,石英晶體振蕩器,石英晶體濾波器,SAW器件和光學器件.拿RIVER大河晶振來說主要以生產的類型為石英晶體單元和石英晶體振蕩器,大河晶振在生產小型高精密SMD晶振擁有獨特的生產技術,在業界處于領先地位.

此次發布的OPPO R17采用水滴屏取代劉海屏,水滴屏方案把屏占比提升至91.5%；搭載光學屏下指紋,這是OPPO和模組廠商、芯片廠商聯合研發的光感屏幕指紋.OPPO R系列此次還首次引入Pro機型,R17Pro是國內首款商用TOF（Time of Flight）3D立體攝像頭的安卓手機,具備3D拍照、體感游戲、AR尺子在內等多項新功能.這么多智能新科技是不是很想體驗一番,其實這些依靠的都是高精密石英晶振的作用哦.

有智能手機在的地方就會有智能晶振的話題,智能手機晶振其實前面說到過很多次了,時鐘晶振32.768K必不可缺,只是會由原來的3215封裝改為更小尺寸的2012晶振以及1610晶振,比如常見的SC-20S晶振,SC-16S晶振,DST210AC晶振等.智能手機中都會有GPS定位導航功能,這里面所用到的則是溫補晶振,選擇2520以及2016貼片晶振最為合適,超小體積,超薄厚度為導航帶來精準定位.智能手機3D攝像頭自然也是需要依靠貼片晶振的,為了實現更高清,更真實的圖畫效果,當然要選擇高精密,低損耗,高性能石英貼片晶振.智能手機晶振應用廣泛,更多晶振使用領域歡迎登入億金電子官網查看.

智能汽車、5G、無線網絡、AI人工智能,數碼等科技產品在不斷更新換代,對于高性能,高可靠性的電子元件使用越來越多,新型電子產品面向高精密晶振提出更高要求,進而石英晶振,貼片晶振,石英晶體振蕩器一直不斷突破升級.

石英貼片晶振一直以來支持各行業的發展,為更好的應對市場需求,不僅從體積上改變,在使用性能方面也一直在創新.業內人士都了解,過去貼片晶振都是以7050,6035,5032尺寸為主要,而現如今咨詢貼片晶振的客戶都選擇小尺寸3225,2520貼片晶振.智能產品發展迅速,都在向著小體積,高精度,低損耗發展,因此對貼片晶振的選擇也是小體積優先考慮,而1612,2016,2520晶振則是最佳選擇.

各行業的巨頭都在為自家研發設計專屬產品,滿足市場需求的同時以鞏固自身地位,就像石英晶體行業,表面上風平浪靜,實際上早已波濤洶涌.不管是日本進口晶振品牌還是歐美進口晶振品牌都在為更高端智能市場研發新型晶振產品.

像日本精工晶振在2018年就推出了新型SH-32S晶振（32.768K）,此款時鐘晶振延續3215封裝,采用4腳焊接模式,滿足不同產品領域需求,具有小體積,高精度,低損耗等特點.

日本愛普生晶振2018年2月20日發布了85MHZ~170MHZ頻率范圍的耐高溫VG7050CDN晶體振蕩器,工作溫度可達-40℃~+105℃,具有CMOS輸出,高頻,高溫度特性,滿足高端產品對于惡劣環境的要求.

ILSI America LLC是歐美晶體行業的領導者,以下我們簡稱為ILSI晶振,ILSIcrystal專業提供廣泛的頻率控制產品,主要業務是開發和供應石英晶體振蕩器,貼片晶振,石英晶振,壓電晶體,陶瓷諧振器等產品,包括各種封裝類型的晶體振蕩器以及石英晶體諧振器.所提供的有源晶體振蕩器包括,時鐘振蕩器,MEMS振蕩器,VCXO晶體振蕩器,TCXO晶體振蕩器,TC-VCXO晶體振蕩器和OCXO晶體振蕩器產品.

ILSI晶振集團所提供的石英貼片晶振產品均按照ILSI工廠控制系統的最高質量標準生產.ILSI晶振因其快速靈活的供應解決方案以及高品質的頻率控制產品具有競爭力的價格而受到廣大用戶認可.以下為億金電子所介紹的ILSI小體積貼片晶振支持智能電表無線射頻應用型號,歡迎閱讀點評.

納卡株式會社是一家采用模擬電路技術并擅長處理定制規格的石英晶體器件制造商,英文名稱NAKA Crystal,納卡晶振廣泛應用于"低相位噪聲,高頻率,高可靠"強烈要求的通信設備,廣播設備,測量設備,交通基礎設施設備,醫療設備,國防設備.下面讓我們深入的了解下納卡株式會社在晶體行業的發展成長之路.

NAKA晶振的目標是成為一家緊跟客戶未來的公司,實現長期的石英貼片晶振供應,以應對停產,這是NAKA所重視的問題.“納卡晶振及公司抓住了環境保護作為企業社會責任的一部分,旨在企業友好的地球,在經營活動中,努力減少全球環境影響的各個方面.”所生產的石英晶振,貼片晶振,石英晶體振蕩器產品均符合國際環保要求,無鉛無害具有高可靠性.

Wi2Wi晶振集團是美國晶體航行業的佼佼者,總部位于美國的加利福尼亞州的圣何塞,處于硅谷的中心地帶.WI2WI晶振集團擁有先進制造和操作以及定時設備,長期以來一直為航空航天,國防,工業,電信和消費者細分市場提供堅固耐用,性能強,高可靠的定時和頻率控制設備.

Wi2Wi晶振集團通過各種石英晶體,時鐘振蕩器,TCXO晶體振蕩器,VCXO晶體振蕩器,OCXO晶體振蕩器,晶體濾波器,聲表面濾波器以及射頻和微波濾波器等.所生產的晶振均在威斯康星州米德爾頓的ISO9001：2008認證工廠進行,符合國際管理條例.

隨著電子智能產品對晶振的使用需求不斷增加,對于晶振的性能要求也在不斷變化,晶振品牌越來越多,日本進口晶振,臺產晶振系列,歐美進口晶振在國內的市場打開,更多品牌進入我們的視線.比如CTS晶振,微晶晶振,Abracon晶振,Sitime可編程晶振都一些比較常見的品牌,還有一些格林雷晶振,QANTEK晶振,ILSI晶振,WI2WI晶振等國際品牌.以下億金電子所介紹的是Abracon晶振的成立發展以及產品應用領域等.

Abracon llc晶振集團是全球頻率控制、信號調節、時鐘分布和磁性元件的制造商.Abracon提供廣泛的石英晶體、晶體和MEMS振蕩器、壓電石英晶體元器件、壓電石英晶體、有源晶體、壓電陶瓷諧振器,實時時鐘、天線、藍牙模塊、陶瓷諧振器、電感濾波器和諧振器、電感器、變壓器和電路保護元件.

FOX晶振在美國成立,位于佛羅里達州邁爾斯堡,自創建以來堅持不斷為用戶提供高品質,高精密石英晶體振蕩器,石英晶振,貼片晶振,石英晶體諧振器等頻率元件.FOX晶振在美過與CTS晶振,IDT晶振等品牌有著同樣高的人氣.是大多知名企業指定的石英晶振供應商.

2009年10月7日,?？怂咕д窦瘓F推出了3225封裝壓控溫補晶振系列的FOX923-GP晶振,此款石英晶體振蕩器具有穩定±0.5ppm的寬工作溫度范圍-30°C到85°C.具有精度穩定,耐高溫,品質高等特點.

用激光刻蝕圖形,把石英晶振晶片表面電極層部分完全剝落的方法,其優點首先在于頻率微調量大,大氣中即可達到2000pm以上的頻率微調量。

其次,刻蝕圖形的方法,可以對石英貼片晶振晶片一面進行加工,而實現兩面同時同剝落其次,刻蝕圖形的方法,可以對晶片一面進行加工,而實現兩面同時同剝落。

第三,由于在生產過程中,石英貼片晶振晶片表面的電極層是靠掩膜鍍敷到晶片表面上的, 在掩膜的過程中,邊緣處會產生散射,使得沉積在晶振晶片上的銀層邊界線不夠清晰有部分散射銀殘留的現象,同時也會影響晶振晶片的Q值。用激光刻蝕圖形的方法, 對晶片邊緣進行加工,便可以清除邊界殘留銀層,使得晶片表面銀層清晰于凈, 時提高晶片的Q值。

石英貼片晶振在安防系統中的作用至關重要.比如上面我們所提到的感應卡門禁內部就有用到圓柱晶振32.768K系列,這里大多客戶會選擇5PPM,10PPM高精度晶振,比如VT-200-F精工晶體,C-002RX愛普生晶振等2x6mm都是客戶優先選擇的對象.

安防系統中的視頻監控用到比較多的就是32.768K貼片晶振,這里根據種類可選擇3215晶振封裝,4115晶振封裝,7015晶振封裝,常見型號比如SC-32S晶振,MC-146晶振,SSP-T7晶振,DST310S晶振,MC415晶振等等.MHZ晶振系列常用封裝有3225貼片晶振,2520貼片晶振等,16M石英晶振,26M石英晶振等頻率是較為常用的,在監控攝像中起到存儲作用,小小的體積滿足網絡攝像對于小型化的要求,具有精度穩定,低功耗,高可靠使用特性等優勢.

關于智能家居中用到的晶振有興趣可以到億金新聞動態中查看,在前面的文章中我們有提到過關于貼片晶振的用途以及智能家居中用哪些石英貼片晶振.更有晶振選型,晶振原廠代碼等資料信息免費提供下載.

億金電子專業生產銷售石英晶振,貼片晶振,32.768K,聲表面濾波器,石英晶體振蕩器等產品,發展多年來擁有先進的工藝,精湛的技術以及現代化的管理手段使得我們在激烈的競爭市場中站穩腳跟.先進的生產設備,一流的技術,優秀的銷售精英團隊是我們對您最有力的保障.億金電子代理進口晶振品牌,包括臺產晶振,歐美進口晶振,日系晶振品牌,比如NDK晶振,KDS晶振,EPSON晶振,精工晶體,西鐵城晶振,IDT有源晶振,TCX晶振,京瓷晶振石英晶振,泰藝晶振,鴻星晶振,CTS晶振貼片晶振,瑞士微晶晶振,Jauch晶振等等.

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.

智能電子產品時代的到來改變了我們的工作,改變了我們的生活現狀,而這些都是電子零件的功勞.比如石英晶振,電感,貼片電容,傳感器,芯片,石英貼片晶振,電阻等等.億金電子專業生產石英晶振,石英晶體諧振器,石英晶體振蕩器,關于晶振的作用我們簡單概括,主要是為電路提供信號頻率.

晶振的作用是廣泛的,在如今的通信業,航空業,家用電器,漁業,網絡,電子產品等領域均有涉及使用.因此石英晶振分為插件式以及貼片式,并且分為多種封裝尺寸,滿足市場需求有源晶振具有更高品質,高性能,高精密等特點,億金電子同時代理臺產晶振,日系晶振以及歐美進口晶振品牌.關于晶振在不同產品中的作用以及分類等信息可以到億金行業新聞中查看.

石英晶振是高端智能產品不可或缺的一種頻率元件,主要為時鐘電路提供信號頻率.晶振根據市場不同需求分IDP晶振和SMD晶振,并且從過去的8045晶振大體積到現在的1612晶振,在不斷改小的石英貼片晶振,符合如智能產品對于小型化的追求.億金電子從事石英晶體行業十幾年,多年來誠信經營,精益求精,為廣大用戶提供小尺寸,高精度,低價格晶振產品,并且免費提供晶振技術資料下載.以下為億金電子技術工程支招,如何更好的管理石英晶振質量以加強晶振的可靠性.

1.質量與可靠性

眾所周知,質量是石英晶振,貼片晶振的生命,因此,人們十分重視晶振的質量。為了全面刻畫產品質量,人們從不同側面提出了眾多質量指標,這些質量指標形成了產品質量指標體系。按照石英晶振,貼片晶振產品質量指標的屬性對其進行分類,這些質量指標可分為性能指標、可靠性指標、安全性指標、適應性指標和經濟性指標等,如電視機有很多表示圖像清晰程度、音質是否優美等質量指標,這些指標都是聲表面濾波器,石英晶振,貼片晶振,石英晶體諧振器等電子元件在性能方面的指標。也就是完成規定功能能力的指標。產品的可靠性指標反映了產品保持其性能指標的能力.如在電視機出廠時其各項性能指標檢驗是合格的,那么,3000小時后電視機是否仍保持出廠時各項性能指標呢,這是用戶十分關心的問題,為了說明產品保持其性能指標的能力,就必須向用戶提供有關該貼片石英晶振產品的可靠性指標,如平均壽命、可靠度等。

由此可見,可靠性也是產品質量指標的一個重要方面,他強調的是產品的質量指標和時間發展之間的關系,人們在使用產品時,使用產品的次數不是一定的這就要求了與時間有關的質量指標,也就是可靠性達到人們的需求,質量與可靠性水平俱佳的晶振才是真正的好產品。因此,質量與可靠性是相輔相成的,缺一不可的。

2.質量管理與可靠性管理

很多企業認為分不清質量管理與可靠性管理的區別,他們認為可靠性管理就是質量管理,可靠性管理應有質量部門來負責,其他部門沒有可靠性管理的責任, 這樣的認識是錯誤的。

目前很多企業都對質量管理非常的重視,認識到了質量管理的重要性,也運用可很多質量管理方法來保證使用晶體振蕩器,石英貼片晶振的質量,大部分企業都通過了ISO9001質量管理體系認證,企業的質量管理水平也都比較高。可以說,絕大部分行業,只要質量管理水平提上去了,就可以滿足企業發展的需要。但在某些領域,比如航空航天、衛星通訊、無線電傳輸、軍事裝備制造等領域,僅僅依靠質量管理是不夠的。如果想達到對石英晶振,貼片晶振可靠性要求,那么一定要運用可靠性管理來幫助企業來提升石英晶振,貼片晶振的可靠性。

質量管理與可靠性管理既有聯系又有區別,在企業進行可靠性管理之前, 定要分清楚質量管理與可靠性管理之間的區別,可靠性可以看作是質量特性中的個重要指標。可靠性管理可以當作質量管理的深層次的管理活動,它有著很多不同于質量管理的特點。質量管理相對側重于產品的生產階段,強調對貼片晶振,石英晶體振蕩器,石英晶振的生產過程的質量控制。而可靠性管理是對產品實現全階段的可靠性管理,在設計階段強調可靠性預計、可靠性分配等預測可靠性的方法,在生產階段則在質量控制

基礎上進行進一步的可靠性要求,在維護階段也要保證貼片晶振,石英晶振可靠性的實現,質量管理與可靠性管理的區別聯系如表2-1。

表2-1質量管理與可靠性管理的區別聯系

科技的發展讓電子元器件的市場不斷上漲增值，加大電子元器件使用量的同時對其功能性以及尺寸等方面也有了諸多要求。比如石英晶振，貼片晶振，石英晶體振蕩器，滿足市場需求從大體積8045晶振到1612晶振，尺寸改小了，技術加強，使用性能也提高了不少，在高端智能產品中具有低功耗，高穩定精度，重量輕等優勢特點。億金電子技術工程師下面給大家介紹石英晶振的可靠性質以及設計分析報告。

A型石英晶振的組成

A型石英晶振結構比較簡單,由底座、PCB電路板、元器件、晶體、外殼五部分組成,根據這些零部件的功能分析,可以得到A型晶振的可靠性框圖, 可靠性框圖見圖3-4

4.22A型石英晶振的可靠性要求

A型石英晶振的可靠性指標要求如下:

(1)石英晶振在工作n年內不發生致命故障

(2)石英晶振n年內總的工作時間不低于:t=n×365×24。

(3)石英晶振的可靠度為0.95:即Rs=0.95。

4.2.3A型石英晶振的可靠度計算

可靠度是指產品在規定的條件和規定的時間內,能正常完成規定功能的概率,通常用R表示。根據對A型石英晶振的結構分析,可以看出A型石英晶振為串聯結構,可靠度計算公式如下:

RS=R1×R2×R3×…·×Rn                       公式(4-1)

A型石英晶振由四部分組成:底座、電路板、元器件、晶體、外殼。A型石英晶振可靠度計算公式如下:

RS=R1×R2×R3×R4×R5                  公式(4-2)

式中:R、R2、R3、R4、R5分別代表底座、電路板、晶體、元器件、外殼的可靠度。

4.24A型石英晶振的可靠性預計

可靠性預計,顧名思義指的是對石英晶振產品在規定的工作條件下進行可靠行估計也就是根據類似產品的經驗數據或組成該產品的各單元的可靠性數據,對石英晶振產品給定工作或非工作條件下的可靠性參數進行估算。

可靠性預計的意義主要有:

(1)為產品設計階段的可靠性設計提供依據

(2)為產品的維護階段提供有價值的信息。

3)站在可靠性設計的角度,篩選設計方案,尋找最佳設計方案。

(4)為改進設計方案提供理論支持。

可靠性預計的方法主要有上下限法、元件計數法、相似產品法、應力分析法評分法、故障率預計法、性能參數預計法。根據W公司實際情況,本文采用應力分析法對石英晶振進行可靠性預計。因為A型石英貼片晶振的主要部件的故障率均可通過供應商得到,所以本文采用應力分析法。采用GJB/Z299C-2006預計手冊。故障率預計法的計算公式為:

4.2.5A型石英貼片晶振的可靠性分配

石英晶振可靠性分配指的是將整個系統的可靠性指標分配給各個組成部分,是將可靠性指標總整體到局部,從上到下進行分配的過程?？煽啃苑峙溆幸韵乱饬x:將石英貼片晶振產品的整體可靠性指標進行分配,分配到產品的下級組成部分,可以使每個組成分的可靠性設計指標更加準確細致,便于可靠性設計人員進行分析。

貼片晶振可靠性分配方法主要有 AGREE分配法、拉格朗日乘數法、比例分配法、評分分配法、復雜度分配法、動態規劃法、重要度法、直接尋查法。

本文采用 AGREE分配法對A型石英晶振進行可靠性分配, AGREE分配法將整體的每一個組成單元的復雜度和重要度納入到可靠性分配中。 AGREE方法的核心是:失效率的分配和整體的各個組成單元的重要度和復雜度有關,組成單元越重要,分配的失效度就應該越高。相反,組成單元的重要度越高,分配的失效度就應該有所減少。也就是說,分配給每個組成單元的失效度是加權的,加權因子C與組成單元復雜度成正比,與組成單元的重要度成反比。

單元或子系統的復雜度的定義為單元中所含的重要零件、組件(其失效會引起單元失效)的數目Ni(i=1,2.n)與系統中重要零、組件的總數N之比,即第i個單元的復雜度為：

假定設備的壽命符合指數分布,則可靠度為:

單元或子系統的重要度的定義為該單元的失效而引起的系統失效的概率。其表示為考慮裝置的重要度之后,把系統變成一個等效的串聯系統,則系統的可靠度Rs可以表示為考慮裝置的重要度之后,把系統變成一個等效的串聯系統,則系統的可靠度Rs可以表示為：

考慮裝置的重要度之后,把系統變成一個等效的串聯系統,則系統的可靠度Rs可以表示：

式中：

Wi —為系統的失效率

Ki —產為單元的復雜度

  石英晶體的介電性質,大家知道,金屬可以導電,這是因為金屬中存在著自由電子,在電場的作用下,這些自由電子被迫作定向運動而形成電流。然而,電介質是不能導電的,這是因為電介質中的電子(稱束縛電子)被原子核束縛得很緊,在一般電場作用下,束縛電子的位置只能作很小的移動。這種移動造成介質中的正、負電荷中心不重合而產生極化,所以電介質只能以極化方式傳遞電的作用。本節要介紹石英晶振晶體電介質的極化性質及其所遵循的電學規律。

一、電介質的極化和極化強度

如圖2.1.1(a)所示的電介質中,介質的兩面已被敷金屬電極,當電場等于零時,介質中的正、負電荷中心重合,介質處于電中性。當電場不等于零時,在電場的作用下,介質中的正、負電荷中心不再重合,并形成許多電偶極矩,于是介質產生極化,如圖2.1.1(b)所示。因這些電偶極矩頭尾相銜接,故可畫成如圖2.1.1(c)所示的情況,在介質與電極的分界面上分別出現正、負極化電荷(即正、負束縛電荷)。電偶極矩的方向規定為從負極化電荷指向正極化電荷,電偶

(a)E=0時,介質處于中性狀態()E≠0時,介質產生極化(c)介質極化示意圖

圖2.1.1電介質極化示意圖

極矩的大小等于ql,其中l為正、負極化電荷之間的距離,q為極化電荷。如果以p表示電偶極距,即可寫成

p=ql                           (2.1.1)

為了描述電介質的極化強度,現引入極化強度的概念。極化強度P等于單位，體積(△V=1)內的電偶極矩的矢量和,即

p=                            (2.1.2)

由式(2.1.2)可以得到,石英貼片晶振電介質的極化電荷面密度極與該處極化強度的法向量Pn之間的關系為

σ極=Pn           (2.1.3)

二、各向異性介質中極化強度P,電位移D和電場強度E之間的關系,晶體都是各向異性體,對于完全各向異性電介質(如三斜晶系),實驗上發現,D、E、P的方向彼此不同,但關系式D=6oE+P依然成立。P與E的關系和D與E的關系分別為

式中;比例系數x稱為介質的極化率(或極化系數)。e稱為介電常數(F/m); ε/ε0稱為相對介電常數。εo為真空介電常數

ε0=8.85×10-12F/m。

由式(2.1.4)和(2.1.5)可以看出,各向異性電介質的極化率有9個分量,介電常數也有9個分量.

在物理上,按照式(2.1.4)和(2.1.5)的形式,用9個分量來反映二個矢量之間關系的物理量,稱為二級張量。在數學上,常用矩陣形式來表示張量。

極化率的矩陣表示式為:

完全各向異性電介質的極化率和介電常數都是6個獨立分量,它們的數值由材料的介電性質所確定。

三、介電常數

我們已經知道,描寫各向同性介質只要一個介電常數,而描寫完全各向異性的電介質則需要六個獨立的介電常數分量。石英晶振,有源晶振,石英晶體屬于三斜晶系32點群,它是介于各向同性和完全各向異性之間的晶體。根據它的對稱性,可得到石英晶體的介電常數矩陣為：

由式(2.1.9)可以看出,石英晶振晶體不等于零的介電常數分量共3個,其中獨立分量2個,即ε11=ε22和ε33,ε12=ε13=ε23=0。石英晶體相對介電常數的數值為

因為各向異性電介質的介電常數與方向有關,所以坐標變換時,相應的介電常數分量也發生變化。例如:繞x軸旋轉某一角度q1的新坐標系Oxyz中

(見圖2.1.2)。

圖2.1.2繞x軸旋轉q1角度后,新、舊座標之間的關系

石英晶體的介電矩陣為:

知道φ1角后,即可通過式(2.1.11)求得所需的介電常數分量εkl

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