晶体谐振器的工作原理

2024-09-19


晶体谐振器的工作原理


什么是石英


石英的化学成分为SiO2,晶体属六方晶系的氧化物矿物,即低温石英(a-石英),是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。广义的石英还包括高温石英(b-石英)。受压或受热能产生压电效应。

晶体谐振器的工作原理 (https://ic.work/) 技术资料 第1张



石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应制成的一种谐振器件,它的基本构成大致是:从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(常用晶片切型分为两种 : AT切 和 BT切),在它的两个对应面上镀银作为电极,在每个电极上各焊一根引线接到管脚上,再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

晶体谐振器的工作原理 (https://ic.work/) 技术资料 第2张


压电效应:若在石英晶体的两个电极上加上一电场,晶片就会产生机械变形。反之,若在晶片的两侧施加机械压力,则在晶片相应的方向上将产生电场,这种物理现象称为压电效应。

晶体谐振器的工作原理 (https://ic.work/) 技术资料 第3张



如果在晶片的两极上加交变电压,晶片就会产生机械振动,同时晶片的机械振动又会产生交变电场。


在一般情况下,晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小,但当外加交变电压的频率为某一特定值时,振幅明显加大,比其他频率下的振幅大得多,这种现象称为压电谐振,它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。


当晶体不振动时,可把它看成一个平板电容称为静电电容C,它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关,一般约几个皮法到几十皮法。当晶体振荡时,机械振动的惯性则可用电感L来等效。



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