文档介绍：深圳市锐晶星电子科技有限公司石英晶體諧振器基礎知識培训教材2007年7月1日第一章石英晶体的基本特性第一节石英晶体的压电特性图1・1示出了石英品体具有压电效应的两种现象。图l・la当沿Y轴加压缩力时,则在X轴正端垂直面上,出现正电荷(晶体的伸缩弯曲振动就是按此激起的)。图l・lb中当对晶体施加」[沏应力时,则在垂直Y轴的正端面出现正电荷(晶体的剪切振动就是按此激起的)。ZxxYy—+++v-Yy+++ >YX-+ 4■ +Zx+++—>XZ(a)(b)/y图1-1晶体加外力示意图上述现象表明石英品体是一种各向界性的结晶体,它具有压电效应。当沿某一机械轴或电轴施以压力或拉力,则在垂直于这些轴的两个表面上产生异号电荷土q。其值与机械压力所产生的机械形变(位移)X成正比。即:q=klx (1-1)式(1-1)所表征的效应称为正压电效应,正压电效应是以机械能为因,电能为果的效应。石英晶体述具有逆压电效应。如果在石英晶体片两而Z间加一电场E,则视电场的方向不同,晶体将沿电轴或机械轴延伸或压缩,延伸或压缩量X与电场强度E成正比,B|J:X=K2E...(1-2)式(1-2)所表征的效应称压电逆效应。是以电能为因,机械能为果的效应。由上面的讨论町以看出,正、逆压电效应互因果关系。如果将石英品体片置于交变电场屮,则在电场的作用下,品体片的体积将起压缩和伸张的变化,由此形成机械振动,品体的振动属体波振动,当品体片振动时,逆压电效应使得晶体片具有导电性,这种压电性叫做压电导电性。石英片固有的振动频率取决于晶体片的几何尺寸、密度、弹性和泛音次数。当晶体片的固有振动频率与加于其上的电场频率相同时,则晶体片将发生谐振。此时振动的幅度最人,压电效应在晶体片表面产生的电数值和压电导电性也达最人。因此,外电路中的交变电流也就最大。这是用以稳定频率的理论基础。第二节石英晶体在不同温度下的各种变体在正常的压力下,石英晶体随着温度的不同共有五种不同性质的变体,即:(1) a石英,其温度低于573°C时为稳态,就是我们通常用的压电石英晶体。(2) P石英,对a石英加温超过573°C时,即转变为B石英,它在573°C〜870CZ间为稳态,但此吋没有压电效应,也不能用作压电元器件了。(3) 磷石英,当对B石英加温超过870°C,B石英变为磷石英,它在870°C〜1470°C之间为稳态。(4) 方石英,当对磷石英加温超过1470°C吋,磷石英变为方石英,它在1470°C〜1710°C之间为稳态。(5) 石英玻璃,当对方石英加温超过171CTC时及以后即开始溶化,熔化后的石英,将温度降低也不能上述五种形态可用下式开示:573°C 870°C 1470°C 1710°Ca石英——B石英——►磷石英——►方石英——石英玻璃由此看出,我们常用的a石英,其临界温度为573°Co若超过这一温度,它将失去压电效应,这是我们在加工过程中必须十分注意的问题。第三节石英晶体的物理特性各向异性是石英晶体典型的物理特性,它具有以下物理常数。即:⑴、密度率:;⑵、折射率:(),有旋光性;⑶、声速:V=E/eE为杨氏系数,随方向改变冇不同的取值;⑷、热膨胀系数:平行于光轴X=(0°C时)垂直于光轴X=(0°C时);(5)、绝缘性能:平行于光轴R二