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首頁晶振最新行情 石英晶體常被用來制作振蕩器,在電子線路中充當信號源

石英晶體常被用來制作振蕩器,在電子線路中充當信號源

來源:http://www.robbia.com.cn 作者:taiheth 2012年05月24

       晶振廣泛應用在我們的生活中,遙控器用的陶瓷晶振,時鐘用的32.768KHZ晶振,手機用的石英貼片晶振,和智能手機用到的陶瓷濾波器,安防產品用到的石英振蕩器。晶振的原理到底是什么。石英作為壓電晶體的代表,最早獲得了實際應用。那么,石英晶體在機械力的作用下為什么會在其表面產生電荷呢?

        石英晶體(quartz crystal)的成份主要是SiO2,晶格排列整齊,其每個晶體單元中有三個硅離子和六個氧離子(如圖2),正負離子分布在正六邊形的頂角上。當作用力為零時,正負電荷相互平衡,所以外部沒有帶電現象。

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圖1  受到外力作用,石英晶體表面帶上電荷

       如果在X軸方向施加壓力(如上圖b所示),則氧離子擠入硅離子2和6間,而硅離子4擠入氧離子3和5之間,結果在表面A上出現正電荷,而在月表面上出現負電荷。如果所受的力為拉力時,在表面A和B上的電荷極性就與前面的情況正好相反。

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圖2 從不同方向給晶體施加外力,會產生不同的效果

       如果沿y軸方向施加壓力時,則在表面A和B上呈現的極性(如上c所示)。施加拉力時,電荷的極性與它相反。

        若沿Z軸方向施加力的作用時,由于硅離子和氧離子是對稱的平移,故在表面沒有電荷出現,因而不產生壓電效應。

應用]石英晶體振蕩器

        基于壓電效應的壓電驅動器,能實現精確控制功能,是精密機械、微電子和生物工程等領域的重要器件。常用的壓電材料有陶瓷、單晶和薄膜三種類型。陶瓷類的有鈦酸鋇(BaTiO3)、泰酸鉛鋯(PZT),單晶類有石英(水晶)、電氣石、羅德鹽、鉭酸鹽、鈮酸鹽等,薄膜類的有氧化鋯(ZnO)等。

        石英晶體常被用來制作振蕩器,在電子線路中充當信號源。石英晶振的固有頻率只與晶片的幾何尺寸(包括晶體切割的方位,大小和形狀)有關,其精度高而穩定,因此是一種最理想的振蕩源材料。石英晶體振蕩器制作工藝簡單,制作成本很低。只要在石英晶片的兩個面上各噴涂一層銀(或金),然后引出電極并加以封裝,就構成了一個石英晶體振蕩器

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圖  晶振的內部結構

        石英晶體振蕩器的頻率穩定度可達10-9/日,甚至10-11。例如10MHz的振蕩器,頻率在一日之內的變化一般不大于0.1Hz。因此,完全可以將晶體振蕩器視為恒定的基準頻率源,石英電子表和電腦都是利用石英晶體提供基準頻率的。

   有源晶振與無源晶振

        在電子學上通常將含有晶體管元件的電路稱作“有源電路”(如有源音箱、有源濾波器等),而僅由阻容元件組成的電路稱作“無源電路”。

       晶體振蕩器(晶振)也分為無源晶振和有源晶振兩種類型。無源晶振與有源晶振的英文名稱不同,無源晶振為crystal(晶體),而有源晶振則叫做oscillator(振蕩器)。無源晶振是有2個引腳的無極性元件,(無源貼片晶振有四個腳的和兩個腳的,貼片四腳晶振只是其中兩個引腳不起任何作用)但是需要借助于外部電路提供一個交流信號才能產生振蕩信號,自身無法振蕩起來。有源晶振有4只引腳(也有多于4腳以上的引腳),是一個完整的振蕩器,其中除了石英晶體還有晶體管和阻容元件等(現在多集成為一個芯片),因此體積稍大。現在有源晶振的體積最小可以做到2520mm了。晶振趨勢逐漸向越來越小的體性發展,晶振性能優等的還數日產知名電子元器件生產基地較為出名。

 

 

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圖   無源晶振只有兩個引腳,而有源晶振內部,有電路外部有4個引腳  

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