当你听到“水晶”这个词时,你首先想到的是什么?是水晶球、项链、戒指还是其它饰品?
水晶的故事与石英晶体工作原理之间又有什么关联?
水晶又名石英晶体,水晶自古就以其晶莹剔透的特质而深受人们的喜爱及珍视。人们把水晶称为“水之灵”,它们不仅美丽,而且具有多种神奇的物理特性。
在国外,格林童话《灰姑娘与水晶鞋》的美丽爱情故事不知道打动了多少人的心。在当今我们的歌曲 《水晶》中如此唱到:
女:我和你的爱情好像水晶 ,没有负担秘密干净又透明。
男:我给你的爱是美丽水晶 ,独特光芒交辉你我眼底。
水晶象征着我们对至纯至美的爱情的梦想与追求。 在古代,我国就有不少著名的诗词来赞美水晶:
《山亭夏日》:“水晶帘动微风起,满架蔷薇一院香。”
《白雪歌》:“鸟啄冰潭玉镜开,风敲檐溜水晶折。”
《宴游西郊诗》:“菡萏含冰脑,樱桃滴水晶。”
古代人把水晶美其名曰为 “水精、水碧、水玉、晶石”,喻以水中之精灵的含义。
天然水晶很难获取,以稀为贵,所以人们因得到纯度更高的天然水晶而欣喜若狂,精雕细琢做成各种美轮美奂的饰品,代代相传。
水晶(石英晶体)到底是什么?
从现代科学角度来分析,水晶(Crystal)是一种石英(Quartz )结晶体矿物,它的主要化学成份是二氧化硅,化学式为SiO2。
发育良好的石英单晶为六方锥体,所以通常为块状或粒状集合体,一般为无色透明,含其他矿物元素时呈紫、红、蓝、等。石英单晶硬度的硬度为摩氏硬度7,相当于钢锉一般坚硬。其熔点很高,熔点在1713℃左右。另外,石英晶体的化学特性的稳定性也非常好。
关于水晶的另外一件神奇的事情于1881年发生。法国著名物理学家居里兄弟(弟弟皮埃尔.居里的妻子就是以发现镭而闻名于世的居里夫人(玛丽.居里))发现当晶体板受到机械应力变形时,会发生电极化,此现象被称为“压电效应”,且稳定性及精度非常理想,即我们所说的晶体压电原理,这就是后续晶振被广泛用于数码电子领域的重要原因。
什么是晶体压电原理?
晶体压电原理:在机械力(压力或拉力)作用下,石英单晶体的两端会产生电荷,其电量相等但符号相反。反之,给石英晶片提供足够电源激励功率,它就会提供非常稳定的精准频率,而这些跳动的频率信号则是保障PCBA正常工作的脉搏。
然而,天然石英晶体的特点是杂质含量高、尺寸和质量参差不齐。因此不久后,人造石英晶体问世了。
我们人类是伟大的,在需求方面经过不懈努力,创造着一个又一个奇迹。现在,我们可以通过科学手段来人工制造出纯度极高的石英晶体,方法是在具备高温高压功能的特殊钢制炉内,对含有天然水晶的物质进行出重结晶的制程。历经长达3~6个月的时间,人造晶体就形成了。
人工水晶特点:
1、更高的纯度:人造石英晶体的生产过程中可以更好地控制杂质含量,使其纯度更高。这有助于提高元件的性能和稳定性。
2、更均匀的结构:人造石英晶体的结构比天然水晶更均匀,这有助于提高元件的精度和一致性。
3、更高的生产效率:人造石英晶体的生产过程更加自动化和高效化,这有助于降低成本并提高生产速度。
在当今绝大多数智能电子产品中,PCBA的单片机都是以晶振内部的石英晶片振动发出的时钟信号来驱动的,利用的就是石英晶体工作原理。一旦晶振坏了,电路就会终止运行,显然这将导致电子产品无法正常工作。打个比方来说,就像一个人突然发生失忆,大脑瞬间空白,人就会茫然若失,不知所措。你说,水晶是不是非常神奇?!
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