過度驅(qū)動(dòng)的TXC石英晶體的老化性能分析
來源：http://www.sdyoujian.cn 作者：億金電子 2019年04月29
晶振是電子產(chǎn)品必不可少的一種頻率元件,根據(jù)產(chǎn)品使用需求設(shè)計(jì)選型.當(dāng)然除了晶振必須的參數(shù),晶振的驅(qū)動(dòng)以及老化等信息也是技術(shù)工程所考慮的范圍.下面億金電子將給大家介紹過度驅(qū)動(dòng)的TXC石英晶體的老化性能分析.
即使在晶振設(shè)計(jì)初期做好了準(zhǔn)備,還是會(huì)有客戶發(fā)現(xiàn)他們所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品會(huì)過度驅(qū)動(dòng)石英晶振,但是板子又已經(jīng)設(shè)計(jì)好,客戶不能再調(diào)整CL,也不能進(jìn)行添加Rd,當(dāng)然也不好更改更大尺寸的晶振.
晶振晶體在高溫使用奇怪下老化情況會(huì)出現(xiàn)的更快.如圖我們所研究的是2520晶振,2.5x2.0mm 20MHZ石英貼片晶振,典型的Co為0.64pF,CL為16pF,Cl（運(yùn)動(dòng)電容）為1.95fF,和Rm約為25.
最大驅(qū)動(dòng)器級別規(guī)格為100μW.頻率規(guī)格在25±3℃時(shí)<7ppm,在-20至70℃下<10ppm,和<3ppm第一年老化.石英晶體去了通過常規(guī)可靠性資格包括加速老化試驗(yàn)（在100μW耗散下）通過老化和石英的高溫儲存諧振器的壽命評估,在85oC下進(jìn)行1000小時(shí)石英晶體減少了在測試結(jié)束時(shí)超過1ppm.兩套（六套設(shè)備每個(gè)）相同的石英晶體經(jīng)歷了相同的在650μW和950μW耗散下進(jìn)行加速老化測試分別使用7400IC,C1=C2=15pF.該第一組在85℃下老化至1000小時(shí)（圖6）.第二組在85oC下老化至1500小時(shí)（圖7）.
圖6的650W耗散時(shí)的加速老化測試
圖7的950W耗散時(shí)的加速老化測試
1000小時(shí)后,第二盤以3比5落敗1000小時(shí)后達(dá)到ppm,1500時(shí)達(dá)到3.5至6ppm小時(shí).第二集也開始顯示出來的跡象穩(wěn)定在~1100小時(shí).沒有顯著增加觀察到所有12個(gè)石英晶體的Rm.作為晶振晶體的總頻率為17ppm允許在25oC加上溫度范圍操作和振蕩器預(yù)計(jì)不會(huì)運(yùn)行持續(xù)在85oC,客戶可能應(yīng)該這樣做他們的振蕩器從頻率上沒有問題從Rm比的漂移和負(fù)阻力來看即使他們駕駛這種特殊的石英晶體方式超過規(guī)范.
小尺寸（2.5mmx2.0mm）20MHz石英晶體,去了最大驅(qū)動(dòng)器水平100μW,通過加速老化在85oC至1000小時(shí)650μW功耗和950μW耗散時(shí)的1500小時(shí)分別.正如所料,高于正常漂移（在這種情況下）觀察石英晶振頻率高驅(qū)動(dòng).石英晶體雖然經(jīng)歷過沒有運(yùn)動(dòng)阻力顯著增加,沒有災(zāi)難性的失敗（晶體破裂或破碎）是可以檢測到的,這無疑是個(gè)極大的好消息.
即使在晶振設(shè)計(jì)初期做好了準(zhǔn)備,還是會(huì)有客戶發(fā)現(xiàn)他們所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品會(huì)過度驅(qū)動(dòng)石英晶振,但是板子又已經(jīng)設(shè)計(jì)好,客戶不能再調(diào)整CL,也不能進(jìn)行添加Rd,當(dāng)然也不好更改更大尺寸的晶振.
晶振晶體在高溫使用奇怪下老化情況會(huì)出現(xiàn)的更快.如圖我們所研究的是2520晶振,2.5x2.0mm 20MHZ石英貼片晶振,典型的Co為0.64pF,CL為16pF,Cl（運(yùn)動(dòng)電容）為1.95fF,和Rm約為25.
最大驅(qū)動(dòng)器級別規(guī)格為100μW.頻率規(guī)格在25±3℃時(shí)<7ppm,在-20至70℃下<10ppm,和<3ppm第一年老化.石英晶體去了通過常規(guī)可靠性資格包括加速老化試驗(yàn)（在100μW耗散下）通過老化和石英的高溫儲存諧振器的壽命評估,在85oC下進(jìn)行1000小時(shí)石英晶體減少了在測試結(jié)束時(shí)超過1ppm.兩套（六套設(shè)備每個(gè)）相同的石英晶體經(jīng)歷了相同的在650μW和950μW耗散下進(jìn)行加速老化測試分別使用7400IC,C1=C2=15pF.該第一組在85℃下老化至1000小時(shí)（圖6）.第二組在85oC下老化至1500小時(shí)（圖7）.
圖6的650W耗散時(shí)的加速老化測試
圖7的950W耗散時(shí)的加速老化測試
小尺寸（2.5mmx2.0mm）20MHz石英晶體,去了最大驅(qū)動(dòng)器水平100μW,通過加速老化在85oC至1000小時(shí)650μW功耗和950μW耗散時(shí)的1500小時(shí)分別.正如所料,高于正常漂移（在這種情況下）觀察石英晶振頻率高驅(qū)動(dòng).石英晶體雖然經(jīng)歷過沒有運(yùn)動(dòng)阻力顯著增加,沒有災(zāi)難性的失敗（晶體破裂或破碎）是可以檢測到的,這無疑是個(gè)極大的好消息.
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