石英晶振的切割角度與振動(dòng)模態(tài)
來(lái)源：http://eitherspanlaw.com 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(diǎn)群的六方晶系形成的單結(jié)晶結(jié)構(gòu)(如圖所示).單結(jié)晶的石英晶體結(jié)構(gòu)具有壓電效應(yīng)特性.當(dāng)石英晶體以特定的切割方式,以機(jī)械加工方式予以表面研磨,完成特定的外形尺寸就是通稱(chēng)的石英晶片.
將石英晶片放置在真空環(huán)境中,在其表面鍍上電極后,再以導(dǎo)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(shuō)的石英晶體振蕩子.利用石英晶體振蕩子在共振時(shí)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(bǔ)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(shí)鐘晶體振蕩器等.
石英晶振的切割角度
根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域以及不同環(huán)境下產(chǎn)品的工作溫度要求,因此創(chuàng)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(shù)張量,不用的壓電常數(shù)張量以及不同的介電常數(shù)張量.而這些張量在石英晶振,石英元件的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用上展現(xiàn)了不同的振蕩以及溫度特性(如下圖所示),表現(xiàn)了在Z-plat石英結(jié)構(gòu)上,幾種不同方向的石英板片切割方式.
石英晶振的振動(dòng)模態(tài)
經(jīng)由不同的石英切割角度以及不同電極形狀的電場(chǎng)效應(yīng),石英晶振晶片展現(xiàn)了各種不同的振動(dòng)模式,以經(jīng)常產(chǎn)生的振動(dòng)莫態(tài)可以簡(jiǎn)單分為擾曲模態(tài),伸縮模態(tài),面剪切模態(tài)和厚度剪切模態(tài),而可能有多種模態(tài)同時(shí)存在在一個(gè)石英晶振晶片的振蕩中,經(jīng)由適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì),可以壓制其他不希望產(chǎn)生的振動(dòng)模態(tài),來(lái)達(dá)到主要振動(dòng)模態(tài)的最佳化.
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將石英晶片放置在真空環(huán)境中,在其表面鍍上電極后,再以導(dǎo)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(shuō)的石英晶體振蕩子.利用石英晶體振蕩子在共振時(shí)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(bǔ)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(shí)鐘晶體振蕩器等.
根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域以及不同環(huán)境下產(chǎn)品的工作溫度要求,因此創(chuàng)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(shù)張量,不用的壓電常數(shù)張量以及不同的介電常數(shù)張量.而這些張量在石英晶振,石英元件的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用上展現(xiàn)了不同的振蕩以及溫度特性(如下圖所示),表現(xiàn)了在Z-plat石英結(jié)構(gòu)上,幾種不同方向的石英板片切割方式.
經(jīng)由不同的石英切割角度以及不同電極形狀的電場(chǎng)效應(yīng),石英晶振晶片展現(xiàn)了各種不同的振動(dòng)模式,以經(jīng)常產(chǎn)生的振動(dòng)莫態(tài)可以簡(jiǎn)單分為擾曲模態(tài),伸縮模態(tài),面剪切模態(tài)和厚度剪切模態(tài),而可能有多種模態(tài)同時(shí)存在在一個(gè)石英晶振晶片的振蕩中,經(jīng)由適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì),可以壓制其他不希望產(chǎn)生的振動(dòng)模態(tài),來(lái)達(dá)到主要振動(dòng)模態(tài)的最佳化.
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