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石英晶振晶体基本常识
- 2020-08-10-

  石英晶振是什么呢?对于外行人来讲,真的很难理解。接下来小编对石英晶振进行一个简单的解释。电子元件中有一种叫“压电石英晶体”的元件,这种晶体分为两种,“石英晶体谐振器”和“石英晶体振动器”。简而言之,这两种晶体都简称为“石英晶振”。即“晶体”便是“石英晶振”,也就有了“石英晶振”这一名词的来历。

  石英晶体谐振器和石英晶体振动器

  01、石英晶体的结构

  利用石英晶体(Quartz-Crystal)的压电效应制成的一种谐振器材。石英本质是矿物质硅石的一种,化学成分是Sio2,从一块晶体上按必定的方位角切割成的薄片称为晶片

  形状是呈角锥形的六棱结晶体,具有各向异性的物理特性。按其天然形状有三个对称轴,电轴X,机械轴Y,光轴Z。

  石英晶振器中的各种晶片,便是按照各轴不同角度,切割成正方形、长方形、圆形、或棒型的薄片。

  02、石英晶体的根本特性

  (1)石英晶体特有的正、反两种压电效应

  正压电效应:当沿晶体的电轴或机械轴施以张力或压力时,就在垂直于电轴的两面上发生正、负电荷,呈现出电压。

  负压电效应:当在垂直于电轴的两面上加交变电压时,晶体将会沿电轴或机械轴发生弹性变形(蔓延或紧缩),称为机械振动。

  石英晶体特有的正、反两种压电效应

  (2)石英晶体具有谐振回路的特性

  石英晶体存在着固有振动频率。

  当晶体几何尺度和结构必守时,它本身有一固定的机械振动频率。当外加电信号频率在此天然频率附近时,就会发生谐振现象。它既表现为晶片的机械共振,又在电路上表现出电谐振。

  这时有很大的电流流过晶体,发生电能和机械能的转换。

  (3)具有较小的频率温度特性

  石英晶体温度系数小和低噪声

  石英晶体振动器的频率稳定度可达到10-5数量级以上,具有很高的品质因数,发生几十kHz几百MHz的振动频率。

  03、石英晶体的等效电路

  当晶体不振动时,能够看成是一个平板电容器Co,称为静电电容。Co与晶片的几何尺度和电极面积有关。

  石英晶体的等效电路

  Co——静态电容和支架引线等分布电容之和,一般约2~5PF。

  Cq——动态电容,表征晶体的弹性,值很小,在10﹣²pF以下。

  Lq——动态电感,表征晶体的质量,值较大,在几十mH~几百H。

  rq——动态电阻,机械冲突和空气阻尼引起的损耗,阻抗很小,几~几百欧Ω。

  Lq1、Cq1、rq3——晶体基频等效电路。

  CLq3、Lq3、rq3——晶体三次泛音等效电路。