石英晶體(tǐ)特性

石英是一種壓電(diàn)材料，被發覺是自然界所産生(shēng)的透明(míng)結晶物 ，它所展現的是非常穩 定的壓電(diàn)效應，從化學與機械上(shàng)的特性在早期的電(diàn)子實驗引起了極大(dà)的關注。

石英的主要成份為(wèi)二氧化矽，雖然地殼表面有(yǒu)14%是由Sio2二氧化矽所組成的，但(dàn)相對可(kě)使用部份是較稀少(shǎo)的，是因為(wèi)需要的純度不足以及其缺陷與瑕疵。

晶體(tǐ)元件具備着組成一極高(gāo)穩定性頻率産生(shēng)電(diàn)路的能力。其振蕩模式及角度方位如表1，它支配着晶體(tǐ)的特性，如等效電(diàn)路參數(shù)、頻率、溫度特性、負載電(diàn)容特性及頻率老化等。從使用的觀點而言，這些(xiē)特性是極重要的，将叙述如下。

·振蕩模式

厚度切變振蕩模式已廣泛的被使用，其諧振頻率是由晶片厚度決定，像AT，BT切角；調諧音(yīn)叉振蕩模式則由晶片長度來(lái)決定頻率之高(gāo)低(dī)。表1所示不同的振蕩模式決定于切割角度、頻率範圍、厚度或長度及頻率與曲率常數(shù)之間(jiān)的關系。

·等效電(diàn)路

石英晶體(tǐ)的諧振頻率通(tōng)常是由組合振蕩模式之振動片尺寸來(lái)決定的。振蕩晶體(tǐ)的等效電(diàn)路有(yǒu)益于說明(míng)支配晶體(tǐ)性能的基本概念。

如下所示，晶體(tǐ)等效電(diàn)路所表示的如下：

L1： 動态電(diàn)感（機械振蕩）

C1：動态電(diàn)容（機械彈力）

R1：串聯電(diàn)阻（能量損耗）

Co：(靜電(diàn)容) Co=Ct-CL（靜電(diàn)容為(wèi)平行(xíng)于電(diàn)極之間(jiān)再加上(shàng)兩引線間(jiān)之雜散電(diàn)容）

·負載電(diàn)容特性

負載電(diàn)容CL是跨接在振蕩電(diàn)路上(shàng)集晶體(tǐ)座與分布電(diàn)容之總合,這是決定晶體(tǐ)在振蕩電(diàn)路上(shàng)的條件因素,在晶體(tǐ)使用範圍其功能被視(shì)為(wèi)感抗,也就是說振蕩電(diàn)路所呈現的是一個(gè)負電(diàn)阻-R及一個(gè)電(diàn)容CL串接在電(diàn)路上(shàng),這電(diàn)容稱為(wèi)“負載電(diàn)容”。負載電(diàn)容與頻率的關系是非線性的。當電(diàn)容量小(xiǎo)時(shí)頻率變化量大(dà)，但(dàn)當電(diàn)容量加大(dà)時(shí)，其頻率變化量就變小(xiǎo)。在電(diàn)路上(shàng)，若負載電(diàn)容量減小(xiǎo)而使振蕩頻率有(yǒu)很(hěn)大(dà)的寬限，這時(shí)頻率穩定性将受到極大(dà)的影(yǐng)響，即便是微量的改變。

·振蕩電(diàn)路之等效回路

晶體(tǐ)在振蕩電(diàn)路上(shàng)被視(shì)為(wèi)一感抗：為(wèi)要改善振蕩電(diàn)路的起振條件，最佳方法就是增加振蕩電(diàn)路的負電(diàn)阻值-R，如果振蕩電(diàn)路的負電(diàn)阻值不足，那(nà)将會(huì)使晶體(tǐ)諧振電(diàn)阻過大(dà)，導緻晶體(tǐ)起振條件差，因此振蕩電(diàn)路在設計(jì)時(shí)需要使負電(diàn)阻值大(dà)于諧振電(diàn)阻的5到10倍。

·AT切頻率溫度特性

溫度系數(shù)是晶體(tǐ)諧振頻率在溫度變化時(shí)的穩定性或偏差量。振蕩模式、軸向與晶棒平面的關系、晶片的尺寸及諧波都是決定溫度系數(shù)的因素。

 AT切割所表現三次方程式的頻率對溫度特性曲線，是目前最通(tōng)用的，它顯示最優質之寬溫範圍下的頻率穩定性。晶片的切割角度是在正常的工作(zuò)溫度範圍內(nèi)被要求頻率的容許誤差。事實上(shàng)，晶片在切割、抛光的連續加工過程中，都會(huì)因加工的精度導緻切割的散亂。