晶振知识:人工水晶与晶体谐振器

晶振知识:人工水晶与晶体谐振器

  • 压电效应

1880年,法国物理学家居里兄弟(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”,就是被用于晶体设备的重要性质。

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(图一:石英晶体代表性外观)

 

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(俯视图1代表性结晶图与压电性)

  • 人工水晶的培养

晶体设备是使用人工晶体生产得来的,其原因是由于在工业上可以稳定获取纯度较高的晶体,并制造出形状适合加工的晶体。人工晶体使用被称为高压灭菌器的特殊钢制炉,在高温/高压的条件下用数个月时间进行培养。像这样使用水热合成法,使得天然晶体重新结晶后的晶体就是人工晶体。

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。

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(高压灭菌器)

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(从高压灭菌器提取出来的人工水晶)

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(各种各样的人工水晶)

  • 晶体设备的制造工序

制造完成的人工晶体根据不同使用目的按相应角度切割后,重复进一步的研磨和切割,最终变成石英晶片(板状的小晶体片)。石英晶片是十分重要的工序,因为晶体设备的特性基本上能根据此晶体确定。

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(石英晶片制造工艺)

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(晶体谐振器制造工序)

从人工晶体培养工序算起来经过数个月后,终于来到了组装工序。体片的表面清理干净后,在晶体表面贴上金属膜,并在确保导电性件下将封装材料和晶体片连接。然后,对频率进行最终调整,并在或氮气环境下实施封装,确保其特性不受到氧和水分等的不良影响。后进行出货检查,在产品上印字后出货。

  • 晶体谐振器应用电路图例

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