壓電石英晶體

壓電石英晶體是用量僅次於單晶矽的電子材料，用於製造選擇和控制頻率的電子元器件，廣泛套用於電子信息產業各領域，如彩電、空調、電腦、DVD、無電線通訊等，尤其在高性能電子設備及數位化設備中套用日益擴大。 低腐蝕隧道密度壓電晶體是生產SMD頻率片、手機頻率片的必需材料。 壓電晶體產品品種主要有： Z棒、Y棒、厚度片、頻率片

基本介紹

• 中文名：壓電石英晶體
• 外文名：piezoelectric quartz crystal

壓電效應

石英晶體的坐標軸選取

　某些晶體，當沿著一定方向受到外力作用時，內部會產生極化現象，同時在某兩個表面上產生大小相等符號相反的電荷；當外力去掉後，又恢復到不帶電狀態；當作用力方向改變時，電荷的極性也隨著改變；晶體受力所產生的電荷量與外力的大小成正比。這種現象叫壓電效應。反之，如對晶體施加電場，晶體將在一定方向上產生機械變形；當外加電場撤去後，該變形也隨之消失。這種現象稱為逆壓電效應，也稱作電致伸縮效應。

石英晶體的坐標軸選取

石英晶體的壓電特性

離子位置圖

分類

根據晶振的功能和實現技術的不同，可以將晶振分為以下四類：

1) 恆溫晶體振盪器(以下簡稱OCXO)

這類型晶振對溫度穩定性的解決方案採用了恆溫槽技術，將晶體置於恆溫槽內，通過設定恆溫工作點，使槽體保持恆溫狀態，在一定範圍內不受外界溫度影響，達到穩定輸出頻率的效果。這類晶振主要用於各種類型的通信設備，包括交換機、SDH傳輸設備、移動通信直放機、GPS接收機、電台、數位電視及軍工設備等領域。根據用戶需要，該類型晶振可以帶壓控引腳。OCXO的工作原理如下圖3所示：

圖3恆溫晶體振盪器原理框圖OCXO的主要優點是，由於採用了恆溫槽技術，頻率溫度特性在所有類型晶振中是最好的，由於電路設計精密，其短穩和相位噪聲都較好。主要缺點是功耗大、體積大，需要5分鐘左右的加熱時間才能正常工作等。

2) 溫度補償晶體振盪器(以下簡稱TCXO)

其對溫度穩定性的解決方案採用了一些溫度補償手段，主要原理是通過感應環境溫度，將溫度信息做適當變換後控制晶振的輸出頻率，達到穩定輸出頻率的效果。傳統的TCXO是採用模擬器件進行補償，隨著補償技術的發展，很多數位化補償大TCXO開始出現，這種數位化補償的TCXO又叫DTCXO，用單片機進行補償時我們稱之為MCXO，由於採用了數位化技術，這一類型的晶振再溫度特性上達到了很高的精度，並且能夠適應更寬的工作溫度範圍，主要套用于軍工領域和使用環境惡劣的場合。在廣大研發人員的共同努力下，我公司自主開發出了高精度的MCXO，其設計原理和在世界範圍都是領先的，配以高度自動化的生產測試系統，其月產可以達到5000隻，其設計原理如圖4。

圖4 MCXO數字溫補晶振原理框圖

3) 普通晶體振盪器(SPXO)

這是一種簡單的晶體振盪器，通常稱為鐘振，其工作原理為圖3中去除“壓控”、“溫度補償”和“AGC”部分,完全是由晶體的自由振盪完成。這類晶振主要套用於穩定度要求不高的場合。

4) 壓控晶體振盪器(VCXO)

這是根據晶振是否帶壓控功能來分類，帶壓控輸入引腳的一類晶振叫VCXO，以上三種類型的晶振都可以帶壓控連線埠。