晶振是什么呢?對于外行人來講,真的很難理解。接下來小編對晶振進行一個簡單的解釋。電子元件中有一種叫“壓電石英晶體”的元件,這種晶體分為兩種,“石英晶體諧振器” 和“石英晶體振蕩器” 。簡而言之, 這兩種晶體都簡稱為“晶振” 。即“晶體” 就是“晶振” , 也就有了“晶振” 這一名詞的來源。
“石英晶體諧振器” 和“石英晶體振蕩
1、石英晶體的結構
利用石英晶體(Quartz-Crystal)的壓電效應制成的一種諧振器件。石英本質是礦物質硅石的一種,化學成分是Sio2,從一塊晶體上按一定的方位角切割成的薄片稱為晶片
形狀是呈角錐形的六棱結晶體,具有各向異性的物理特性。按其自然形狀有三個對稱軸,電軸X,機械軸Y,光軸Z。
石英晶體及橫斷面
石英諧振器中的各種晶片,就是按照各軸不同角度,切割成正方形、 長方形、 圓形、 或棒型的薄片,如圖
石英晶體切型
2、石英晶體的基本特性
(1) 石英晶體特有的正、 反兩種壓電效應
正壓電效應:當沿晶體的電軸或機械軸施以張力或壓力時, 就在垂直于電軸的兩面上產生正、 負電荷, 呈現出電壓。
負壓電效應:當在垂直于電軸的兩面上加交變電壓時, 晶體將會沿電軸或機械軸產生彈性變形( 伸張或壓縮) , 稱為機械振動。
石英晶體壓電效應
(2) 石英晶體具有諧振回路的特性
石英晶體存在著固有振動頻率。
當晶體幾何尺寸和結構一定時, 它本身有一固定的機械振動頻率。當外加電信號頻率在此自然頻率附近時, 就會發生諧振現象。它既表現為晶片的機械共振, 又在電路上表現出電諧振。
這時有很大的電流流過晶體, 產生電能和機械能的轉換。
(3) 具有較小的頻率溫度特性
石英晶體溫度系數小和低噪聲
石英晶體振蕩器的頻率穩定度可達到10 -5數量級以上, 具有很高的品質因數, 產生幾十kHz幾百MHz的振蕩頻率。
3、石英晶體的等效電路
當晶體不振動時, 可以看成是一個平板電容器Co, 稱為靜電電容。Co與晶片的幾何尺寸和電極面積有關。
石英晶體的等效電路
Co——靜態電容和支架引線等分布電容之和, 一般約2~5PF。
Cq ——動態電容, 表征晶體的彈性, 值很小, 在10﹣ pF以下。
Lq ——動態電感, 表征晶體的質量, 值較大, 在幾十mH ~幾百H。
rq ——動態電阻,機械摩擦和空氣阻尼引起的損耗, 阻抗很小,幾~幾百歐。
Lq1、Cq1、rq3——晶體基頻等效電路。
CLq3、Lq3、rq3——晶體三次泛音等效電路。
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