石英晶體的各種運(yùn)動(dòng)模式
Quartz Crystal存在的歷史已過百年,至今仍是電子元件里比較重要的一種零件,眾所周知,石英晶體具有電壓效應(yīng),來源于它的原材料水晶和石英,世界上大約有20多種水晶石英具有這種特性。而科學(xué)家和工程師們很好的利用了這一點(diǎn),為人類造福,為社會(huì)發(fā)展做出貢獻(xiàn),晶體應(yīng)用在PCB板中,可以驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘和數(shù)字模塊,并帶動(dòng)其他電子元器件工作,接下來帶大家看看,晶體的各種模式和狀態(tài)。
石英晶體是唯一已知具有以下屬性組合的材料:
壓電(“壓力電”;piezein=按壓,希臘語(yǔ)),晶振存在零溫度系數(shù)削減,存在應(yīng)力補(bǔ)償切口,低損耗(即高Q值)。易于加工;在“正常”條件下,除氟化物和熱堿蝕刻劑外,在所有物質(zhì)中溶解度低;堅(jiān)硬但不脆弱性質(zhì)豐富;易于大量生長(zhǎng),成本低,純度和完美性相對(duì)較高。在人工生長(zhǎng)的單晶中,每年約3,000噸的石英僅次于硅的數(shù)量(每年生長(zhǎng)3至4倍的Si,截至1997年)。
壓電效應(yīng):
壓電效應(yīng)提供壓電石英晶體的機(jī)械性能和電路之間的耦合。
石英中的壓電效應(yīng):
在石英晶體諧振器中,所示的五個(gè)應(yīng)變分量可以通過電場(chǎng)產(chǎn)生。下一頁(yè)所示的模式可以由適當(dāng)放置和成形的電極激發(fā)。由場(chǎng)的Y分量產(chǎn)生的關(guān)于Z軸的剪切應(yīng)變用于旋轉(zhuǎn)的Y切割族,包括AT,BT和ST切割。
運(yùn)動(dòng)模式:
厚度剪切晶體的運(yùn)動(dòng):
諧振器振動(dòng)幅度分布:
石英板的共振振動(dòng):
在基本模式,圓形,AT切割時(shí)鐘晶振的頻率掃描期間激發(fā)的各種模式的X射線形貌圖(21•0平面)。第一個(gè)峰值,即3.2MHz,是主要模式;所有其他都是不需要的模式暗區(qū)對(duì)應(yīng)于高位移量。
石英晶體的泛音響應(yīng):
不需要的模式與溫度:
活動(dòng)驟降發(fā)生在不需要的模式的f與T曲線與所需模式的f與T曲線相交的地方。這種活動(dòng)下降對(duì)驅(qū)動(dòng)電平和負(fù)載電抗高度敏感。
晶振的數(shù)學(xué)描述:
在壓電材料中,電流和電壓與彈性位移和應(yīng)力耦合:
{T}=[c]{S}-[e]{E}
{D}=[e]{S}+[E]{E}
用于線性壓電材料:
用于石英的彈性電基質(zhì):
線加入數(shù)字平等完全相互作用的主要對(duì)角線表示負(fù)數(shù)顯示兩個(gè)數(shù)字平均值1/2(c11-c12)。
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