石英晶振的切割角度與振動模態
來源：http://www.sdyoujian.cn 作者：億金電子 2018年11月07
石英晶振晶體是由矽原子和氧原子組合而成的二氧化矽,以32點群的六方晶系形成的單結晶結構(如圖所示).單結晶的石英晶體結構具有壓電效應特性.當石英晶體以特定的切割方式,以機械加工方式予以表面研磨,完成特定的外形尺寸就是通稱的石英晶片.
將石英晶片放置在真空環境中,在其表面鍍上電極后,再以導電材料固定在金屬或者是陶瓷基座上,并加以封裝,就成了我們所說的石英晶體振蕩子.利用石英晶體振蕩子在共振時的低阻抗特性及波的重疊特性,用臨近的雙電極,可以做出石英晶體濾波器,聲表面諧振器,將石英晶體振蕩子加上不同的袋子振蕩線路,就可以做成不同特性的石英晶體振蕩器了,包括TCXO溫度補償晶體振蕩器,OCXO恒溫晶體振蕩器,VCXO壓控晶體振蕩器以及SPXO時鐘晶體振蕩器等.
石英晶振的切割角度
根據不同的應用領域以及不同環境下產品的工作溫度要求,因此創造了多種多樣不同的石英晶振切割角度方式.比如AT-,BT-CT-DT-NT-GT-等多種不同的切割板片.不同的切割方向的板片具有不同的彈性常數張量,不用的壓電常數張量以及不同的介電常數張量.而這些張量在石英晶振,石英元件的設計以及應用上展現了不同的振蕩以及溫度特性(如下圖所示),表現了在Z-plat石英結構上,幾種不同方向的石英板片切割方式.
石英晶振的振動模態
經由不同的石英切割角度以及不同電極形狀的電場效應,石英晶振晶片展現了各種不同的振動模式,以經常產生的振動莫態可以簡單分為擾曲模態,伸縮模態,面剪切模態和厚度剪切模態,而可能有多種模態同時存在在一個石英晶振晶片的振蕩中,經由適當的設計,可以壓制其他不希望產生的振動模態,來達到主要振動模態的最佳化.
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根據不同的應用領域以及不同環境下產品的工作溫度要求,因此創造了多種多樣不同的石英晶振切割角度方式.比如AT-,BT-CT-DT-NT-GT-等多種不同的切割板片.不同的切割方向的板片具有不同的彈性常數張量,不用的壓電常數張量以及不同的介電常數張量.而這些張量在石英晶振,石英元件的設計以及應用上展現了不同的振蕩以及溫度特性(如下圖所示),表現了在Z-plat石英結構上,幾種不同方向的石英板片切割方式.
經由不同的石英切割角度以及不同電極形狀的電場效應,石英晶振晶片展現了各種不同的振動模式,以經常產生的振動莫態可以簡單分為擾曲模態,伸縮模態,面剪切模態和厚度剪切模態,而可能有多種模態同時存在在一個石英晶振晶片的振蕩中,經由適當的設計,可以壓制其他不希望產生的振動模態,來達到主要振動模態的最佳化.
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