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簡述音叉晶振其中原理

來源:http://konuaer.com 作者:康華爾電子 2024年01月04

音叉石英晶體介紹
音叉晶體,或也被稱為腕表晶體,是最古老的晶體設(shè)計用于時間控制在手表,時鐘和現(xiàn)在在計算機和其他電子設(shè)備作為實時時鐘(RTC)。這些晶體單元目前正在以各種包裝尺寸和形狀進行批量生產(chǎn)。正如行業(yè)中的任何地方一樣,小型化也會影響這種晶體類型,從而導(dǎo)致更小的封裝和SMD形式能夠進行SMT加工。用于此目的的最常見頻率是32.758kHz,振蕩器可以提供一秒周期時間的輸出信號,當(dāng)頻率除以215得到1Hz(赫茲)信號。30~200kHz范圍內(nèi)的頻率用于其他應(yīng)用

石英晶體的材料及工作原理
石英晶體諧振器,顧名思義,是由石英制成的。石英是一種天然材料,在地球上隨處可見,主要以石英砂和形成晶體的巖石的形式存在。今天,石英是在高壓滅菌器中合成生長的,它比天然石英的純度更高。對于使用Y形條的音叉晶體,Y指的是沿此條生長的石英晶格軸。石英之所以被使用,是因為它能將機械應(yīng)力轉(zhuǎn)化為電能,反之亦然。這種效應(yīng)被稱為壓電效應(yīng)。也有其他材料可以用作利用壓電效應(yīng)的振動器,如陶瓷,但在所有這些材料中,石英具有最佳的振動諧振器性能,并提供高q因子。根據(jù)原子空間晶格的取向及其取向,石英有不同的類型。這在名稱上區(qū)分為左旋和右旋石英或也稱為α和β改性。兩者可以同時存在于同一個石英塊或晶圓中,并且兩者可以同時工作。然而,這不是一種理想的操作模式,需要避免
石英晶體振動方式
石英中的壓電效應(yīng)可以在不同的振動模式中被利用,基于這些振動板(稱為晶圓片或毛坯)從原材料中切割出來的方式,考慮到它們對原子晶格的取向。下面是介紹的最常見的振動模式。對于音叉石英晶體是FLEXURE MODE使用。彎曲模式晶體單元主要在低于1MHz的低頻范圍內(nèi)工作。對于這些晶體通常只使用基頻模式,泛音模式是可能的,但由于這些晶體在泛音模式下具有高電阻,因此不易實現(xiàn)。(其他振動模式也用于其他類型的晶體單元,您可以參考常用的文獻了解更多信息。

石英晶體切割
為了利用期望的振動模式并產(chǎn)生壓電效應(yīng),石英晶體諧振器的晶片需要從石英晶格中以一定角度切割。多年來,人們給這些削減分配了首字母縮略詞,以便正確地定義它們。對于音叉晶體,在彎曲模式下工作,使用所謂的X切割,xy切割或nt切割。它們之間的差異與最終晶體單元的性質(zhì)和制造技術(shù)有關(guān)。最常見的一種是X切割(也稱為X+2切割),它也用于圓柱晶振。

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