發(fā)展歷史

1921年，人們發(fā)現(xiàn)石英晶片諧振特性具有穩(wěn)頻作用，開創(chuàng)了石英諧振器在通信技術(shù)中的應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)期間,由于軍事通信的需要，壓電石英技術(shù)有很大發(fā)展。1940年前石英諧振器的頻率穩(wěn)定度為 10，50年代達(dá)到10，70年代2.5兆赫和5兆赫的高精密石英諧振器經(jīng)長期工作后的最佳水平可分別達(dá)到10 和10 ?，F(xiàn)代石英諧振器已能解決短期穩(wěn)定度問題，秒級穩(wěn)定度最佳水平已達(dá)10 ，毫秒級穩(wěn)定度最佳水平已達(dá)10 。石英諧振器的頻率范圍1945年前為100千赫～10兆赫,1960年擴(kuò)展為500赫～200兆赫,1977年高頻擴(kuò)展到350兆赫。1980年后用離子束刻蝕出超薄晶片，使石英諧振器的基頻達(dá)1000兆赫。

結(jié)構(gòu)介紹

石英諧振器常用的有圓片型、棒型、音叉型。音叉型石英諧振器體積小，抗沖擊性能好、頻率低，其諧振頻率為32.768kHz，適于用在石英手表中。近來，不少石英鐘也采用了這種低頻石英諧振器。圓片型為高頻石英諧振器，其諧振頻率為4.194304MHz，它大多為石英鐘采用。棒狀石英諧振器由于其抗沖擊性能較差、體積也較大，因而不能適應(yīng)小型化的石英手 表需要。目前，大量生產(chǎn)的是音叉型石英諧振器，石英音叉的振動(dòng)屬于彎曲振動(dòng)模式。叉臂一 端固定，一端自由地彎曲振動(dòng)，其頻率是兩端自由彎曲振動(dòng)的0.16倍。

頻率穩(wěn)定度

提高石英諧振器的頻率穩(wěn)定度的重要途徑是減小環(huán)境溫度對頻率的影響。通常有兩種方法。①恒溫槽法：將諧振器放入恒溫槽中，只要恒溫槽的溫度與零溫度系數(shù)點(diǎn)的溫度(T0)一致，頻率隨溫度的變化將接近于零。②溫度補(bǔ)償法：將環(huán)境溫度所引起的頻率變化，通過熱敏網(wǎng)絡(luò)加以補(bǔ)嘗。后一方法的優(yōu)點(diǎn)是體積小、消耗功率小，且開機(jī)即能工作。缺點(diǎn)是頻率穩(wěn)定性低于前一方法。

石英晶體

切型在晶體坐標(biāo)系中，晶片沿某種方位的切割稱為切型。只有一定的切型才具有壓電效應(yīng)、單一振動(dòng)模式和零溫度系數(shù)，所以在設(shè)計(jì)諧振器時(shí)首先要選擇合適的切型。

石英晶體的切型符號有兩種表示方法：一種是國際電工委員會(huì)規(guī)定的符號表示法，另一種是習(xí)慣符號表示法。前一種符號用一組字母xyzlwt和角度來表示;x、y、z中兩個(gè)字母的先后排列表示晶片的厚度和長度的原始方位，l(長度)、w(寬度)、t(厚度)表示旋轉(zhuǎn)軸;角度的正、負(fù)號表示逆、順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。例如,xytl5°/-50°切型，表示晶片原始方位的厚度位于x軸方向，長度位于y軸方向;晶片先繞厚度t沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)5°，再繞長度l沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)50°。后一種習(xí)慣符號多數(shù)用兩個(gè)大寫拉丁字母表示，例如，AT、BT、NT、MT等;其中AT、BT為單轉(zhuǎn)角切型，NT、MT為雙轉(zhuǎn)角切型。