晶體單元由高穩(wěn)定性壓電石英晶體制成,起到機(jī)械諧振器的作用.晶體單元可以產(chǎn)生時鐘信號,這對IC和LSI的運(yùn)行至關(guān)重要,可實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性,無需調(diào)整的性能和小型化.

  村田擁有世界領(lǐng)先的生產(chǎn)技術(shù),在生產(chǎn)電子元器件方面具有領(lǐng)導(dǎo)地位.一直以來村田所生產(chǎn)的陶瓷晶體,陶瓷諧振器都是工廠企業(yè)所指定的品牌,隨著市場發(fā)展需求,石英貼片晶振變得無處不在,用于各行各業(yè),村田看準(zhǔn)時機(jī)研發(fā)生產(chǎn)石英晶振晶體,憑借自身豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及專業(yè)知識,取得可觀成績,獲得廣大用戶認(rèn)可. 以下是MuRata Crystal生產(chǎn)晶振晶體單元的工廠,包括所在地區(qū).

高頻低功耗晶振晶體的使用需求量在不斷增加,特別是對于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的無線應(yīng)用.我們越來越多地發(fā)現(xiàn)設(shè)備彼此通信并通過無線電交換數(shù)據(jù),例如通過藍(lán)牙,ZigBee或ISM.所有這些無線電標(biāo)準(zhǔn)都使用三位數(shù)兆赫茲或千兆赫茲范圍內(nèi)的頻段.為了產(chǎn)生這些RF頻率,器件需要非常精確的參考石英晶振晶體,其頻率范圍從大約20到52兆赫茲.

無線應(yīng)用對于晶振的要求不僅超薄小并且具備高精度.具有如此高諧振頻率的石英晶體必須是超薄的.石英越厚,其頻率越低,不太適合無線應(yīng)用.

需要一系列生產(chǎn)步驟來生產(chǎn)足夠薄的石英晶片.原始晶體塊逐漸分成更小的單元.最小的單元最終是“空白”,鋸切,研磨,蝕刻和拋光,以產(chǎn)生正確的厚度和特別光滑的表面.例如,為了制造共振頻率為40MHZ的石英坯料,石英晶片的厚度必須僅為41.5微米.

石英晶振晶體,貼片晶振,晶體振蕩器被設(shè)計(jì)為具有耐高溫,耐惡劣環(huán)境的一種元件,但是在運(yùn)輸,儲存以及生產(chǎn)過程中還是要小心,注意避免晶振晶體的惡化,甚至內(nèi)置晶體破壞零件.下面億金電子給大家介紹了解晶體振蕩器的運(yùn)行條件注意事項(xiàng).

①電源電壓和極性

晶體振蕩器應(yīng)在規(guī)定的電源電壓和電壓范圍內(nèi)工作目錄或數(shù)據(jù)表中給出的公差.電源電壓以外的操作規(guī)范可能導(dǎo)致晶體振蕩器的間歇或完全失效.

極性反接可能會導(dǎo)致設(shè)備電氣不可逆損壞（死機(jī)）和/或機(jī)械地（燃燒）.因此,請?jiān)诖_認(rèn)正確的電壓極性之前給有源晶體振蕩器設(shè)備加電.

②電源電壓限制

在任何情況下,請向有源晶體振蕩器施加電源電壓電平超過絕對最大值,通常最大為7VDC.對于大多數(shù)（H）CMOSIC.另請注意,電源電壓低于額定電壓的70~80％可能會導(dǎo)致電壓下降振蕩器運(yùn)行不穩(wěn)定.

為獲得最佳性能和穩(wěn)定性,振蕩器可由單獨(dú)穩(wěn)定的電源供電電壓軌,以避免數(shù)字中通常存在的電源電壓噪聲干擾電路.

智能電子產(chǎn)品向著高精密小型化發(fā)展,石英晶振晶體與其他電子零件同樣朝著輕薄短小發(fā)展.石英產(chǎn)品從1990年年開始朝著SMD的方向演進(jìn),1998年開始則朝著小型化方向發(fā)展.由于市場也需要輕薄型產(chǎn)品,因此輕薄短小的競爭也就從此白熱化起來.如今石英晶體,SMD晶振尺寸越做越小,技術(shù)革新,并且是實(shí)現(xiàn)高精密,高頻化.

石英晶振晶體盡管結(jié)構(gòu)簡單,但是石英晶體的特性還是有難以理解的一面.要理解石英晶體,從它的外觀入手應(yīng)該是最簡單的.石英晶體一般的樣態(tài)如表一所示.本文將列舉幾種不同的石英晶體來作一技術(shù)性的說明.

表一 石英晶體的一般樣態(tài)

1、頻率溫度穩(wěn)定性

經(jīng)由溫度特性來做角度的切斷.在人工水晶切割之后進(jìn)行研磨,會造成角度的偏移.特別是在使用研磨速度快的研磨劑時,因研磨而造成的角度偏移會更顯著.使用4次將晶片從厚磨到薄做到高頻化的情況很多,但是因?yàn)?/span>4次研磨機(jī)在研磨時沒有基準(zhǔn)面,比使用2路研磨機(jī)產(chǎn)生更多的角度偏移.然而若使用2路研磨機(jī),那么會使盤面的負(fù)擔(dān)增大,因此不能用來作厚度較薄的晶片研磨.若要使用同時具有兩者優(yōu)點(diǎn)的3WAY研磨,則要依狀況來選定研磨方法.關(guān)于特性請參照圖二.溫度特性可以從公式1以理論求得.

歐美晶振品牌在國內(nèi)使用越來越多,為滿足客戶產(chǎn)品需求,億金電子提供歐美晶振包括美國晶振,英國晶振,荷蘭晶振等多個國家知名品牌,各種封裝尺寸,規(guī)格型號齊全.我們都知道幾乎所有電子設(shè)計(jì)的關(guān)鍵組件之一都是石英晶體諧振器.在今天的新應(yīng)用開發(fā)中,對石英晶振晶體的要求是多種多樣的.需要很好地理解石英晶體諧振器的物理和實(shí)際能力,以便在設(shè)計(jì)期間正確選擇該元件.

石英晶體-晶體振蕩器-射頻和微波產(chǎn)品是FCD-Tech晶振集團(tuán)的核心業(yè)務(wù).我們提供全系列的石英晶體,晶體振蕩器（VCXO,TCXO,OCXO,PXO,微波振蕩器）,晶體濾波器和微波產(chǎn)品.下面所要介紹到的是荷蘭FCD-Tech晶振產(chǎn)品統(tǒng)計(jì).

對于設(shè)計(jì)工程師而言,要正確選擇何種類型的晶體,并不總是那么容易.FCD-Tech可以幫助找到符合電子應(yīng)用要求的正確晶體類型.我們提供各種不同的貼片晶振封裝以及插件封裝,可在很寬的頻率范圍內(nèi)使用.

1、石英晶振晶體：

FCD-Tech晶體諧振器具有SMD封裝和IDP封裝,具有2016mm~8045mm體積,基于連接到晶體諧振器的電子元件的負(fù)載的初始頻率,具有多種頻率容差供應(yīng)客戶選擇.在一定溫度范圍內(nèi)的頻率容差,以及耐高溫度,ESR等效串聯(lián)電阻等重要參數(shù)為用戶提供多種選擇.

荷蘭FCD-Tech晶振具有不同類型的晶體切割覆蓋從千赫茲（如32.768KHz）到超過100MHz的頻率范圍.通常,XY切割晶體用于低頻晶體.AT切割晶體從1MHz到40MHz（通常）開始,并且能夠在泛音模式（第3,第5,第7）下工作.BT切割晶體具有與AT切割晶體幾乎相同的特性,但只能在基模下工作.FCD-Tech晶振所維持SC切割晶體主要用于高端應(yīng)用,因?yàn)樗哂袔讉€優(yōu)異的特性.這些是最常見的水晶切割.

2、水晶濾波器：除了適用于10.7MHz,21.4MHz和45MHz MCF的標(biāo)準(zhǔn)晶體濾波器,我們還提供定制設(shè)計(jì)的晶體濾波器,適用于從消費(fèi)者到軍事環(huán)境中使用的許多不同應(yīng)用.

SAW聲表面諧振器用于許多使用石英晶體的相同應(yīng)用中,因?yàn)樗鼈兛梢砸愿叩念l率工作.它們通常用于無需可調(diào)諧性的無線電發(fā)射機(jī)中.SAW諧振器的頻率范圍為224MHz至820MHz,自定義設(shè)計(jì)單位的選項(xiàng).

3、石英晶體振蕩器：

石英晶體振蕩器系列涵蓋從標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格到定制設(shè)計(jì)振蕩器的各種類型,以滿足應(yīng)用要求.HCMOS,LVPECL,Clipped Sine wave和Sine Wave中的輸出邏輯.需要時可以滿足低相位噪聲和低抖動數(shù)字.SMD和DIP封裝適用于不同的振蕩器組：

XO（晶體振蕩器）、VCXO（壓控晶體振蕩器）、TCXO（溫度控制晶體振蕩器）、OCXO（烤箱控制晶體振蕩器）、微波振蕩器、PLXO（鎖相晶體振蕩器、SPXO（低相位噪聲封裝晶體振蕩器）

晶體振蕩器許多電子應(yīng)用需要滿足某些特性的頻率源才能正確操作.有源晶振,石英晶體振蕩器是為這些應(yīng)用提供輸出信號的頻率源.有各種類型的晶體振蕩器（也表示為XO晶振）.根據(jù)設(shè)計(jì),石英晶體振蕩器的輸出信號可以是CMOS,差分LVPECL,LVDS,Clipped Sine Wave或True Sine Wave.有源晶振,石英晶體振蕩器封裝還有很多選擇：各種尺寸的SMD和通孔（THD）.

4、射頻和微波產(chǎn)品：除定制設(shè)計(jì)的微波產(chǎn)品外,FCD-Tech還提供一系列特定單元作為模塊或用于19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架.我們的產(chǎn)品組合包括下變頻器,上變頻器,多耦合器（適用于L-,S-,C-,X-,Ku-波段）,放大器（LNA,寬帶,雙通道）,組合器分離器,DLVA,晶體振蕩器（雙通道） PLL合成器,PLDRO）,高功率限制器和IF開關(guān)矩陣.

5、關(guān)電晶體傳感器（熱敏晶振）:一系列石英晶體傳感器,可高精度測量質(zhì)量,溫度,力和壓力.使用石英晶體微量天平測量質(zhì)量,我們提供幾種類型的監(jiān)控石英晶體和測試設(shè)備.帶溫度傳感器熱敏晶振和溫度控制器,用于高精度定位.熱敏石英晶體和石英壓力晶體是高性能部件,可以高精度測量.如果您有任何疑問或需要支持以找到正確的石英晶振晶體,請通過電子郵件或致電0755-27876565.

晶振在指定的溫度范圍之外是否能夠正常工作?

是! 例如,如果在-10到+ 60°C范圍內(nèi)指定晶振晶體,它將在-40到+ 85°C范圍內(nèi)無任何問題地執(zhí)行,但有可能超出其指定的穩(wěn)定性.如果應(yīng)用程序僅需要穩(wěn)定的頻率而不是準(zhǔn)確的頻率,這可能無關(guān)緊要.

什么是最常見的石英晶體切割?

最為常見的石英晶體AT切割,從1M~200MHZ晶振大部分都是AT切割型.當(dāng)然這是指的相對于石英棒的Z軸的標(biāo)稱角度.切割角度決定了頻率/溫度性能,通常由晶體制造商選擇.

為什么指定晶振的工作溫度范圍很重要?

晶振溫度可以分為工業(yè)級,汽車級,消費(fèi)級等,使用石英晶振,貼片晶振如果溫度明顯超出規(guī)定的溫度范圍,則可能會導(dǎo)致石英晶振晶體損壞.

解釋基頻晶體和泛音晶體之間的差異?

基頻晶體以由石英坯料的尺寸確定的頻率振蕩.泛音晶體在基波的第3,第5或第7倍運(yùn)行.該晶體專門設(shè)計(jì)用于在這些模式下運(yùn)行.

考慮把通孔晶振改為SMD晶振我需要考慮哪些問題?

這取決于應(yīng)用程序.如果例如晶體是可拉的,即可以通過電氣裝置改變晶體的負(fù)載電容來改變頻率,那么這可能難以實(shí)現(xiàn).例如,條形毛坯SMD晶體具有比HC49型圓形坯料封裝低得多的可拉性.不應(yīng)輕易進(jìn)行此練習(xí),如果您有任何疑問,請聯(lián)系億金電子技術(shù)部獲取進(jìn)一步的建議.

我的產(chǎn)品使用晶振應(yīng)選擇晶體諧振器還是晶體振蕩器?

關(guān)鍵在于你的產(chǎn)品需要.如果您正在設(shè)計(jì)分立電路并且很少或沒有振蕩器設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),那么最好使用有源晶振,貼片石英晶體振蕩器,因?yàn)檫@樣可以消除任何容差問題.為實(shí)驗(yàn)室使用設(shè)計(jì)“一次性”是“容易的”,但如果你必須批量生產(chǎn),這可能會引起各種各樣的問題.如果您正在使用需要晶體來驅(qū)動它的芯片組,那么這個決定要簡單得多,因?yàn)榘遢d振蕩器電路應(yīng)該已經(jīng)過優(yōu)化.

以前有的晶振型號,現(xiàn)在沒有看到了,是否不生產(chǎn)了,還能用嗎?

一些晶振型號隨著科技產(chǎn)品發(fā)展被淘汰沒有生產(chǎn)了,諸如一些大體積的貼片晶振,陶瓷晶振等.各用戶在選用晶振時可咨詢億金電子業(yè)務(wù)部,晶振在參數(shù)封裝尺寸一致時可相互替換使用.億金電子提供多個晶振品牌,可滿足用戶選擇.

億金電子進(jìn)口晶振代理商供貨交期快嗎?

是的,億金電子代理臺灣晶振,日本進(jìn)口晶振,歐美晶振多個品牌,市場常用品牌型號均有備貨.當(dāng)然非常規(guī)型號也還可以找到替代型號,也可以選擇可編程晶振.在某些情況下可以使用可編程晶振,可編程晶振與固定頻率設(shè)備兼容,并且通常可以在幾個工作日內(nèi)提供-自定義固定頻率可能需要生產(chǎn)至少6周.可編程振蕩器尤其適用于時間緊迫的原型設(shè)計(jì).

SPXO/VCXO/OCXO和TCXO晶振之間有什么區(qū)別?

SPXO時鐘晶體振蕩器

SPXO或時鐘振蕩器是基本類型的振蕩器,由晶振和基本驅(qū)動電路組成.由于沒有任何形式的補(bǔ)償,頻率/溫度穩(wěn)定性基本上是晶體本身的穩(wěn)定性-通常為±50ppm.VCXO電壓控制晶體振蕩器

一種帶電壓控制功能的石英晶體振蕩器,它依賴于石英晶體的固有可拉性,以便通過施加外部電壓來改變振蕩器輸出的輸出頻率.這種變化限于幾十ppm,通常為±100ppm.與SPXO有源晶振一樣,頻率/溫度穩(wěn)定性是晶體本身的穩(wěn)定性.

TCXO控制溫度補(bǔ)償晶體振蕩器

如果晶體的穩(wěn)定性不足,可能需要使用TCXO溫補(bǔ)晶振,TCXO溫度補(bǔ)償晶體振蕩器.這種類型的器件用于基礎(chǔ)石英晶體的穩(wěn)定性不足的地方.通常TCXO晶振可以實(shí)現(xiàn)小于1ppm的穩(wěn)定性,而不是30ppm的典型晶體.

OCXO恒溫控制晶體振蕩器

“終極”壓電產(chǎn)品是OCXO晶振或Oven Controlled Crystal Oscillator.如果需要非常高的穩(wěn)定性,則應(yīng)考慮此類產(chǎn)品.這些類型的設(shè)備提供典型的3E10-9性能.

貴公司官網(wǎng)上沒有的晶振型號是不是就沒有生產(chǎn)?

一般市場常用晶振品牌型號規(guī)格都有貨,包括溫補(bǔ)晶振,VCXO晶體振蕩器,陶瓷諧振器,晶體濾波器,差分晶振,可編程晶振等.從1008晶振~8045晶振均有提供.億金電子技術(shù)工程也一直不斷開發(fā)更多高價值的晶振產(chǎn)品,一直在不斷上更新,完善現(xiàn)有產(chǎn)品,用戶在選用晶振是可咨詢我們業(yè)務(wù)部0755-27876565.

為什么石英貼片晶振封裝越來越越小?

隨著電子產(chǎn)品,智能產(chǎn)品小型化,便捷式發(fā)展,石英貼片晶振封裝越做越小.從開始的7.0x5.0mm貼片晶振到現(xiàn)在世界級超小1008貼片晶振,一直在變化,向著小型,高精度,超薄型發(fā)展,大大的節(jié)省了電路空間并且保留了原有的晶振性能,具有高可靠使用特性.

當(dāng)然晶振體積越小頻率越高，晶振片越小，起始頻率越高，例如7050貼片晶振的最低頻率為8MHZ，而5032貼片晶振封裝最低頻率為16M。較低的頻率通過外部分頻實(shí)現(xiàn),這增加了電路復(fù)雜性.

晶振是智能電子數(shù)碼產(chǎn)品應(yīng)用最多的一種頻率元件,晶振可以分有源晶振和無源晶振,億金電子接下來要給大家所介紹到的是有源晶振.有源晶振根據(jù)不同產(chǎn)品性能需求歸為TCXO溫度補(bǔ)償晶振,VCXO電壓控制晶振,OCXO恒溫控制晶振,SPXO時鐘晶體振蕩器,VC-TCXO壓控溫補(bǔ)晶振,LVDS輸出差分晶振等.下面單獨(dú)講下適用于定義固定頻率壓控晶振的特性

VCXO晶振（壓控晶體振蕩器）是一種晶體振蕩器,它包括變?nèi)荻O管和相關(guān)電路,允許通過在該二極管上施加電壓來改變頻率.這可以通過簡單的時鐘或正弦波晶體振蕩器,TCXO（產(chǎn)生TC/VCXO-溫度補(bǔ)償電壓控制晶體振蕩器）或烤箱控制類型（產(chǎn)生OC/VCXO恒溫箱控制的電壓晶體振蕩器）來實(shí)現(xiàn).

VCXO晶振有幾個特點(diǎn).在生成VCXO壓控晶體振蕩器規(guī)范時,這些適用于定義固定頻率晶體振蕩器的特性.VCXO特有的規(guī)范中的主要內(nèi)容如下：

偏差-這是控制電壓變化引起的頻率變化量.例如.5伏控制電壓可能導(dǎo)致100ppm的偏差,或0至+5伏控制電壓可能導(dǎo)致150ppm的總偏差.

控制電壓-這是施加到VCXO輸入端子的變化電壓,導(dǎo)致頻率變化.它有時被稱為調(diào)制電壓,特別是如果輸入是AC信號.

傳遞函數(shù)（有時稱為斜率極性）-表示頻率變化的方向與控制電壓的關(guān)系.正傳遞函數(shù)表示增加的正控制電壓的頻率增加,如圖1A所示.相反,如果頻率隨著更正（或更負(fù)）控制電壓而減小,如圖1B所示,傳遞函數(shù)是負(fù).

線性度-普遍接受的線性定義是MIL-PRF-55310中規(guī)定的.它是VCXO晶振頻率誤差和總偏差之間的比率,以百分比表示,其中晶振頻率誤差是從通過輸出頻率與控制電壓的曲線繪制的最佳直線的最大頻率偏移.如果壓電晶體振蕩器的規(guī)格要求線性度為±5％且實(shí)際偏差總共為20kHz,如圖2所示,則輸出頻率與控制電壓輸入的曲線可能會相差±1kHz（20kHz±5％）.最佳直線“A”.這些限制用“B”和“C”行表示.“D”代表VCXO的典型曲線,其線性度在±5％以內(nèi).

在圖3中,最佳直線“A”的最大偏差為-14ppm,總偏差為100ppm,因此線性度為±14ppm/100ppm=±14％.

產(chǎn)生圖2所示特性的VCXO晶振使用超突變結(jié)變?nèi)荻O管,偏置以適應(yīng)雙極性（±）控制電壓.產(chǎn)生圖3特性的VCXO使用具有施加的單極控制電壓的突變結(jié)變?nèi)荻O管（在這種情況下為正）.良好的VCXO壓控晶振設(shè)計(jì)要求電壓與頻率曲線平滑（無間斷）和單聲道.所有維管晶振的VCXO系列都具有這些特性.

調(diào)制速率（有時稱為偏差率或頻率響應(yīng)）-這是控制電壓可以改變的速率,從而導(dǎo)致相應(yīng)的頻率變化.通過施加峰值等于指定控制電壓的正弦波信號,解調(diào)VCXO壓控晶振的輸出信號,并以不同調(diào)制速率比較解調(diào)信號的輸出電平來測量.調(diào)制速率由Vectron晶振定義為最大調(diào)制頻率,它產(chǎn)生的解調(diào)信號在100dB調(diào)制信號的3dB范圍內(nèi).雖然非晶體控制的VCO可以以非常高的速率進(jìn)行調(diào)制（輸出頻率大于10MHz時大于1MHz）,但VCXO晶振的調(diào)制速率受到晶體物理特性的限制.雖然VCXO晶振的調(diào)制輸入網(wǎng)絡(luò)可以擴(kuò)展到在100kHz以上產(chǎn)生3dB響應(yīng),但由于晶振,解調(diào)信號在調(diào)制頻率大于20kHz時可能會出現(xiàn)5-15dB的幅度變化.

斜率/斜率線性/增量靈敏度-這可能是一個令人困惑的區(qū)域,因?yàn)檫@些術(shù)語經(jīng)常被誤用.如果要將斜率除以總控制電壓擺幅,則斜率應(yīng)該被稱為平均斜率.對于圖2中所示的VCXO壓控晶振,平均斜率為-20kHz/10伏=-2kHz/伏.增量靈敏度,通常誤稱斜率線性度意味著頻率與控制電壓的增量變化.

因此,雖然該示例中的平均斜率是每伏特-2kHz,但是曲線的任何段的斜率可以與-2kHz/伏相當(dāng)大.事實(shí)上,對于最佳直線線性度為±1％至±5％的VCXO,增量靈敏度約為（非常近似）最佳直線線性度的10倍.因此,具有±5％最佳直線線性度的VCXO壓控晶振可以在每伏特的基礎(chǔ)上表現(xiàn)出±50％的斜率變化.因此,讀取“斜率：2kHz/伏特±10％”的規(guī)范需要澄清,因?yàn)樗赡芤馕吨骄甭驶蛟隽快`敏度.如果它旨在定義平均斜率,它只是指定18kHz到22kHz的總偏差,并且更恰當(dāng)?shù)卣f明了“總偏差：20kHz-10％.”但是,如果意圖頻率改變?yōu)槊總€增量電壓必須介于1.8kHz和2.2kHz之間,高線性VCXO壓控晶體振蕩器被指定為±10％增量靈敏度與±1％最佳直線線性相關(guān).該規(guī)范的元素應(yīng)為“增量靈敏度：每伏2kHz±10％”.

其他設(shè)計(jì)考慮因素

穩(wěn)定性-石英晶振晶體是一種高Q器件,是晶體振蕩器的穩(wěn)定性決定元素.它固有地抵抗被“拉”（偏離）其設(shè)計(jì)頻率.為了產(chǎn)生具有顯著偏差的VCXO,振蕩器電路必須“去Q”.這導(dǎo)致晶體在其頻率與溫度特性,老化特性及其短期穩(wěn)定性（和相關(guān)的相位噪聲）特性方面的固有穩(wěn)定性降低.因此,最好不要指定比絕對要求更寬的偏差,這符合用戶的最佳利益.

鎖相-當(dāng)VCXO晶振用于鎖相環(huán)應(yīng)用時,偏差應(yīng)始終至少與VCXO本身及其鎖定的參考或信號的組合不穩(wěn)定性一樣大.Vectron維管晶振集團(tuán)生產(chǎn)一系列VCXO晶振,特別適用于鎖相環(huán)應(yīng)用（在隨后的頁面中有描述）.但是,如果系統(tǒng)的開環(huán)穩(wěn)定性要求比該產(chǎn)品系列中的更嚴(yán)格,則可能需要TC/VCXO.對于最高穩(wěn)定性開環(huán)要求,適當(dāng)?shù)恼袷幤骺梢允谴?/span>cata-log的TCXO溫補(bǔ)晶振或OCXO恒溫晶振部分中描述的那些,包含窄偏差VCXO選項(xiàng),而不是VCXO壓控晶體振蕩器部分中描述的那些.

基本振蕩器頻率-基本模式晶體（通常為10-25MHz）允許最大的偏差,而第三泛音晶體（通常為20-70MHz）允許偏差約為適用于基波的1/9.因此,所有寬偏差VCXO晶振（偏差大于±100到±200ppm）都使用基本晶體;較窄的偏差VCXO可以使用基模或第三泛音晶體,其選擇通常取決于線性度和穩(wěn)定性等規(guī)格.很少有更高的泛音,因此更高頻率的晶體可用于VCXO.因此,輸出頻率高于或低于適當(dāng)晶振頻率的VCXO包括倍頻器或分頻器.

一般注意事項(xiàng)-雖然任何類型的石英晶體振蕩器都是如此,但對于VCXO壓控晶體振蕩器而言,用戶不要過度指定產(chǎn)品.VCXO壓控晶振的特殊問題在于增加的偏差導(dǎo)致穩(wěn)定性降低,這可能導(dǎo)致需要更寬的偏差,進(jìn)一步降低穩(wěn)定性,導(dǎo)致所需偏差的螺旋式增加.

億金電子專業(yè)提供石英晶振,貼片晶振,有源晶振,晶體濾波器等頻率元件,擁有完善的服務(wù)體積,優(yōu)秀的銷售精英團(tuán)隊(duì),為用戶打造舒適的采購服務(wù)體驗(yàn).億金電子提供石英晶體振蕩器,各種封裝規(guī)格,包括臺灣,日本,美國,英國等知名晶振品牌,常用頻點(diǎn)均有備貨,歡迎廣大用戶咨詢選購0755-27876565.

美國Abracon晶振成立于1992年8月5日,專為研發(fā)生產(chǎn)石英晶體振蕩器,貼片晶振,溫補(bǔ)晶振,石英晶體諧振器等頻率元件.擁有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的生產(chǎn)技術(shù),發(fā)展至今在加利福尼亞州,中國,德國,臺灣,蘇格蘭,新加坡,德克薩斯州等地設(shè)有生產(chǎn)銷售基地,所生產(chǎn)的材料均選用無鉛無害環(huán)保材料,具有高可靠使用特性,獲得廣大用戶認(rèn)可.多年來Abracon晶振集團(tuán)為用戶提供了大量優(yōu)秀產(chǎn)品,并且為用戶提供多種產(chǎn)品解決方案以及技術(shù)支持服務(wù).

Abracon晶振提供先進(jìn)的專有Pierce分析儀測試服務(wù)（PAS）驗(yàn)證石英晶振晶體性能和在線長期運(yùn)行.維持振蕩的能力對于給定的石英晶體振蕩器設(shè)計(jì),很大程度上取決于石英晶振晶體的運(yùn)動參數(shù),電路板寄生效應(yīng)和振蕩器電路特性. 振蕩器電路是閉環(huán)系統(tǒng),根據(jù)工作頻率維持.石英晶振,晶體振蕩器參數(shù)包括晶體電鍍電容（CL）,晶體等效系列電阻（ESR）,外部負(fù)載電容,振蕩放大器增益和相位響應(yīng).PAS測試服務(wù)提供所有變量的直接測量與石英晶體振蕩有關(guān).考慮到所有變量,Abracon工程就是能夠提供優(yōu)化的解決方案和詳細(xì)報告,包括：

運(yùn)動參數(shù)（Cm,Lm,ESR,Co）、窄帶頻率響應(yīng)圖、寬帶頻率響應(yīng)圖、準(zhǔn)入與受益情節(jié)、頻率依賴性與負(fù)載電容曲線、電路設(shè)計(jì)余量計(jì)算、實(shí)現(xiàn)最佳操作點(diǎn)的建議等.

美國Abracon晶振提供的系統(tǒng)內(nèi)調(diào)諧服務(wù),美國艾博康晶振為貼片晶振和芯片天線提供系統(tǒng)內(nèi)調(diào)諧服務(wù).通過表征在終端系統(tǒng)或產(chǎn)品中的天線性能,該服務(wù)需要猜測工作退出RF驗(yàn)證,同時提供糾正措施,重新調(diào)整系統(tǒng)的中心頻率和阻抗不匹配.這提供了最大的系統(tǒng)效率許多好處包括,擴(kuò)展射頻范圍,提高靈敏度,并可以減少給定傳輸范圍的所需功耗.

美國Abracon晶振提供的系統(tǒng)內(nèi)調(diào)諧服務(wù)適用于覆蓋的APAE和APA系列無源貼片天線各種射頻頻段,從幾MHz到幾千MHz,適用于RFID,GPS等應(yīng)用GLONASS,LPWA,WiFi,ISM無線電和銥星.貼片晶振結(jié)構(gòu)緊湊,性能優(yōu)異耦合增益,易于使用.但是,由于布局可能會發(fā)生晶振頻率偏移,接近其他組件和地平面的設(shè)計(jì).如果去中心調(diào)整在測試過程中發(fā)現(xiàn)頻率,貼片石英晶振設(shè)計(jì)可以進(jìn)行微調(diào)特定的設(shè)備環(huán)境.這些調(diào)整與布局相匹配,以獲得最大增益申請的中心頻率.

良好的增益可以提高應(yīng)用的靈敏度,例如藍(lán)牙,藍(lán)牙低能量（BLE）,WiFi/WLAN和Zigbee.這些貼片晶振,貼片有源晶振,石英晶體振蕩器需要匹配的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化晶振阻抗從而提高效率.輸入阻抗使用電感器和電容器等集總元件匹配中心諧振的頻率.更高的效率可確保更多的輻射功率并增加天線范圍.該測試需要一個功能齊全的系統(tǒng)運(yùn)往Abracon,通常需要4個幾周完成.

美國Abracon Crystal在晶體行業(yè)擁有一致好評,是國內(nèi)諸多大型企業(yè)所認(rèn)可并且指定美國進(jìn)口晶振品牌.主要生產(chǎn)銷售石英晶體,SMD晶振,石英晶體振蕩器,溫補(bǔ)晶振,晶體濾波器等壓電晶體元件.以下為億金電子所推薦Abracon晶振不同狀態(tài)下的處理方法,歡迎廣大用戶收藏使用.

一、電氣

1.Abracon石英晶體振蕩器采用CMOS技術(shù)ASIC芯片具有極高的ESD靈敏度.向振蕩器供電時單位,請務(wù)必在連接之前檢查極性終端.反轉(zhuǎn)極性連接可能導(dǎo)致設(shè)備電氣（死）或機(jī)械損壞（燃燒,顏色變化）.針1通常由封面上標(biāo)有黑點(diǎn)標(biāo)識.一定要申請Abracon有源晶振的電壓不超過最大規(guī)定值通常大7Vdc.formost CMOSIC.在評級下申請電壓可能導(dǎo)致tono（不穩(wěn)定）振蕩.大部分金屬電子元件,石英晶體振蕩器有內(nèi)置的旁路保護(hù)器,這是一個很好的做法,添加Vdd終端附近的外部旁路保護(hù)器0.01μF.該外部電容器用作過壓保護(hù)電壓和過電流保護(hù)裝置.

2.負(fù)載阻抗示波器阻抗應(yīng)大于1MΩ,探頭電容小于15pF.施加的載荷應(yīng)包括探針電容.所有引線長度應(yīng)盡可能短特別是地面痕跡.從晶體振蕩器輸出到負(fù)載的輸出走線（下一個IC）應(yīng)保持較短并避免平行或交叉布局另一個熱門信號追蹤.雜散電容和電感很重要影響石英晶振晶體單元的輸出阻抗,并應(yīng)最小化.

3.輸出頻率應(yīng)用a測量精密頻率計(jì)數(shù)器使用參考外部時基.制作在記錄最終結(jié)果之前,一定要穩(wěn)定還石英晶振,石英晶體振蕩器（預(yù)熱）頻率值,特別是高頻和高電流單位.

二、機(jī)械

1.振動和沖擊,不要施加或引起晶振突然的沖擊和振動超出其最大規(guī)格的單位.Severedrop或被硬物擊中可能會損壞設(shè)備的電氣和機(jī)械.如果在組裝或使用前掉落,請對設(shè)備進(jìn)行測試.

2.安裝,石英晶振,SMD晶振在搬運(yùn)和安裝過程中應(yīng)采取以下預(yù)防措施包括插件晶振和石英晶體振蕩器：

•請勿將引線強(qiáng)行擴(kuò)散或彎曲到插座或PCB孔中.這個將避免在部件引線周圍開裂玻璃絕緣層.

•不要施加過多的焊接熱量-建議最大值溫度為380,使用手工烙鐵焊接晶振時進(jìn)行最長持續(xù)時間3秒

•浸焊/波峰焊時,焊接條件為最高溫度為260℃,最大持續(xù)時間為10秒.建議將石英晶振晶體安裝在垂直位置.在安裝前彎曲引線時,必須有一個從殼體到殼體的最小距離為3mm彎曲以避免引線周圍的玻璃絕緣破裂組件.

•焊接晶振時,請勿將熱量施加到晶振殼體上接觸焊接熱量的元件會使元件惡化產(chǎn)品的性能.所有SMD晶振應(yīng)采用以下注意事項(xiàng)：使用設(shè)備上推薦的適當(dāng)回流條件規(guī)格.請確保不要超過建議的值回流曲線參數(shù)：峰值溫度,每個階段的最大持續(xù)時間,曝光次數(shù)/回流次數(shù),溫度變化率與時間等.

注意：這是一般指導(dǎo)原則.個別產(chǎn)品系列可能有不同的推薦焊接條件.請聯(lián)系億金電子技術(shù)部0755-27876565在有疑問時提供詳情資料.

3.清潔,建議用水等清洗方法流動使用水或噴射壓力水清洗以避免溶劑引起的物理損壞.一些溶劑,如那些含有氯,可能會導(dǎo)致某些金屬變色組件也包括在內(nèi).不要超過建議的最大值清潔時的溫度.由于存在損壞的風(fēng)險,應(yīng)避免超聲波清潔到水晶元素.

三、打包

雖然Abracon晶振內(nèi)置了防靜電保護(hù)電路ASIC,過大的靜電電平可能會損壞設(shè)備.Abracon晶振公司使用非導(dǎo)電包裝材料用于所有石英貼片晶振,晶體振蕩器.肯定會在處理設(shè)備之前先用ESD帶接地.

四、處理未使用的終端

一些Abracon石英晶振包括三態(tài)函數(shù).雖然有是一個內(nèi)部上拉電阻,以防止浮動,建議使用100kΩ的電阻將三態(tài)端子端接到Vdd系列.

五、存儲

請將所有Abracon石英晶振,貼片晶振存放在常溫常濕下.高濕度可能會導(dǎo)致設(shè)備老化.避免長時間存放期.如果長期存放,請?jiān)谑褂们斑M(jìn)行視覺和電氣檢查.

什么是石英晶振晶體器件？

晶振是種控制頻率元件,在電路模塊中提供頻率脈沖信號源,在信號源傳輸?shù)倪^程中晶振在電路配合下發(fā)出指令,通過與其他元件配合使用.簡單點(diǎn)來說就是晶振的作用是給電路提供一定頻率的穩(wěn)定的震蕩（脈沖）信號,比如石英鐘,就是通過對脈沖記數(shù)來走時的.下面我們就來好好了解下石英晶體水晶元件的由來以及生產(chǎn)制程.

特性1：晶振的壓電現(xiàn)象·反壓電現(xiàn)象

晶振具有在施加壓力時產(chǎn)生電荷的性質(zhì),并且它被稱為壓電現(xiàn)象.相反,當(dāng)施加電壓時,它具有以恒定節(jié)律振蕩（變形）的特性,并且被稱為反向壓電現(xiàn)象.壓電現(xiàn)象是由居里兄弟于1880年發(fā)現(xiàn)的,并且在1881年,反壓電現(xiàn)象在數(shù)學(xué)上由李普曼領(lǐng)導(dǎo)并由居里兄弟證實(shí).

性質(zhì)2：晶振的雙折射

它將入射在石英晶振上的光分成兩個線性偏振光,即普通和非常光,它們具有不同的振動方向.利用這種特性的光學(xué)低通濾波器消除了稱為莫爾條紋的光學(xué)偽信號,這導(dǎo)致數(shù)碼相機(jī)和監(jiān)視攝像機(jī)的圖像質(zhì)量下降,并實(shí)現(xiàn)高圖像質(zhì)量.

水晶小知識普及——石英是由硅（Si）和氧（O）組成的單晶（SiO2）.用于配件等的紫水晶,黃水晶,玫瑰石英等也是石英構(gòu)件.

	圖通過在紫水晶石英中含有鐵離子，吸收黃綠光似乎是紫色的。
	圖與黃水晶紫水晶一樣，它取決于石英中鐵離子的含量，但由于含鐵的電子排列不同，它吸收藍(lán)紫色光并呈現(xiàn)黃色。
	圖由于含有鈦離子，錳離子，鐵離子，玫瑰石英晶體呈淡粉紅色。
	圖它是含有金紅石石英二氧化鈦針狀晶體的晶體。

人造水晶對石英晶振晶體器件至關(guān)重要

過去,天然石英器件用于石英器件,但天然晶體具有許多雜質(zhì),例如尺寸和質(zhì)量的變化.人造石英是解決這些問題的原因.以下讓億金電子告訴你晶振的生產(chǎn)制程.

稱為高壓釜的大型壓力容器填充堿性溶液,在上半部分放置晶種（晶體排列中具有較少缺陷的石英板）,將稱為Laska的天然石英原料放入下半部分,并且 結(jié)晶的是人造晶體. 這取決于品種,但它會在2到3個月的時間內(nèi)增長,而對于長的則會增長約6個月.（高壓滅菌器是一種特殊的鐵制容器,可以承受高溫/高壓,通過應(yīng)用技術(shù),使戰(zhàn)艦,特種鋼容器,可以承受高溫和高壓的炮筒制成. 它很大,內(nèi)徑為650毫米,高度為15米.）

直到形成晶體器件

晶體如何轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮釉孔屛覀儊砜纯词⒃O(shè)備中最典型的貼片晶振,石英晶體振蕩器示例,直到產(chǎn)品完成.

①加工晶體坯料

晶體（合成石英）是無色透明的晶體,但石英晶體具有方向性,為了起到電子部件的作用,需要澄清晶軸.此過程稱為Lambert處理.

然后根據(jù)目的在相對于晶軸的必要角度切割,并用研磨劑拋光到目標(biāo)頻率.在這個過程中,被稱為AT切割是通常使用的,因?yàn)橛蟹幢扔诰w的厚度的頻率,拋光晶體片是薄的頻率越高,這將是如果低厚.

②頻率調(diào)整和清潔

在用磨料處理的石英晶振片的表面上,存在加工變形和諸如小裂縫的污垢.使用化學(xué)品對晶體表面進(jìn)行化學(xué)拋光和清潔,以消除這些加工變形和污染.在這項(xiàng)工作中,同時調(diào)整石英貼片晶振晶體單元的頻率.

③電極形成

在加工的晶體片上形成帶有金或銀等金屬膜的電極.當(dāng)電流通過該電極時,晶體坯料可以通過逆壓電現(xiàn)象振蕩.

     形成電極的晶體坯料

④水晶坯料的粘合/密封

使用導(dǎo)電粘合劑將帶有電極的晶體坯料固定在諸如陶瓷的封裝上.在牢固地粘合以承受諸如下落和振動之類的各種沖擊之后,在以百萬分之一百萬為單位檢查頻率的同時進(jìn)行頻率的最終調(diào)整.之后,將其密封在真空或氮?dú)夥罩幸苑乐闺姌O氧化.

⑤檢查,包裝,運(yùn)輸

嚴(yán)格的檢查把關(guān)程序是決定晶振是否合格的最后一步,檢查石英晶振,貼片晶振是否滿足規(guī)格要求.石英晶振晶體促進(jìn)了電子行業(yè)發(fā)展,并在這些器件中發(fā)揮重要作用.隨著高度可靠的ICT（信息和通信技術(shù)）基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展,ICT在醫(yī)療,護(hù)理和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域也在不斷發(fā)展.而石英晶振,貼片晶振,石英晶體振蕩器,有源晶振具有小型,重量輕,精度穩(wěn)定,性能強(qiáng)等特點(diǎn),一直在支持電子科技產(chǎn)品的發(fā)展進(jìn)步.

    在大多數(shù)電子設(shè)備中,石英晶振晶體需要ASSP,MCU,RF芯片組和RTC.而艾博康晶振集團(tuán)提供各種封裝尺寸的石英晶振晶體選項(xiàng),不管是從頻率和性能條件（即工業(yè)級和汽車級）在眾多選項(xiàng)中,Abracon制造的XTALS都具有最低保證ESR和最低CL要求.

艾博康A(chǔ)BM10晶振型號

    美國Abracon晶振所提供的晶振從汽車和工業(yè)級ABRACON XTALDDU都已通過TS 16949認(rèn)證生產(chǎn)線生產(chǎn),AEC-Q200認(rèn)證和PPAP符合要求達(dá)到3級.Abracon晶振頻率從32.768kHz到62.5MHz,封裝選項(xiàng)可小至2.0x1.6mm,選擇產(chǎn)品支持高達(dá)150°C的操作.

艾博康A(chǔ)BM10晶振參數(shù)

艾博康A(chǔ)BM10晶振編碼

石英晶振晶體作為電子產(chǎn)品的核心部件被廣泛用于各種智能電子產(chǎn)品中,舉個例子,一個數(shù)碼相機(jī)中會大概會用到3個石英晶振,隨而隨著智能電子產(chǎn)品的發(fā)展應(yīng)用,為了獲得更多功能或更高級的功能,則需要用到更多的石英貼片晶振.由此可見晶振的發(fā)展前景可觀.

晶振晶體主要可以歸納為五種類型：石英晶體單元,石英晶體振蕩器,石英晶體濾波器,SAW器件和光學(xué)器件.拿RIVER大河晶振來說主要以生產(chǎn)的類型為石英晶體單元和石英晶體振蕩器,大河晶振在生產(chǎn)小型高精密SMD晶振擁有獨(dú)特的生產(chǎn)技術(shù),在業(yè)界處于領(lǐng)先地位.

為了獲得非常高的振蕩器穩(wěn)定性水平,通常使用石英晶體作為頻率確定裝置來產(chǎn)生通常稱為石英晶體振蕩器（XO）的另一類型的振蕩器電路.

當(dāng)一個電壓源應(yīng)用于一塊薄薄的石英晶體時,它開始改變形狀,產(chǎn)生一種稱為壓電效應(yīng)的特性.這種壓電效應(yīng)是石英晶振晶體的特性,通過改變石英晶振的形狀,電荷產(chǎn)生機(jī)械力,反之亦然,施加在石英晶振上的機(jī)械力產(chǎn)生電荷.

石英晶體諧振器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件,其基本結(jié)構(gòu)為:從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片,它可以是正方形、矩形或圓形等),在它的兩個對應(yīng)面上涂敷銀層作為電極,在每個電極上各焊根引線接到管腳上,再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體振蕩器,簡稱為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝,也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。圖2.1是石英晶振結(jié)構(gòu)圖。圖22是一種金屬外殼封裝的石英晶體結(jié)構(gòu)示意圖。

石英晶振晶體的壓電效應(yīng)

若在石英晶體的兩個電極上加一電場,晶片就會產(chǎn)生機(jī)械變形。反之,若在晶振晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力,則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場,這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如果在晶片的兩極上加交變電壓,晶片就會產(chǎn)生機(jī)械振動,同時石英晶振晶片的機(jī)械振動又會產(chǎn)生交變電場。在一般情況下,晶振晶片機(jī)械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小,但當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一特定值時,振幅明顯加大,比其他頻率下的振幅大得多,這種現(xiàn)象稱為壓電諧振,它與LC回路的諧振現(xiàn)象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方向、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。

石英晶振晶體的符號和等效電路

石英晶體諧振器的符號和等效電路如圖23所示。當(dāng)晶體不振動時,可把它看成一個平板電容器稱為靜電電容C,它的大小與晶片的幾何尺寸、電極面積有關(guān),一般約幾個pF到幾十pF。當(dāng)石英晶體諧振時,機(jī)械振動的慣性可用電感L來等效。一般L的值為幾十mH到幾百mH.晶振晶片的彈性可用電容C來等效,C的很小,一般只有0.0002~0.lpF。

晶振晶片振動時因摩擦而造成的損耗用R來等效, 它的數(shù)值約為100g。由于晶片的等效電感很大,而C很小,R也小,因此回路的品質(zhì)因數(shù)Q很大,可達(dá)1000~10000。加上晶振晶片本身的諧振頻率基本上只與晶片的切割方向、幾何形狀、尺寸有關(guān),而且可以做得精確,因此利用石英晶體諧振器組成的諧振電路可獲得很高的頻率穩(wěn)定度。

關(guān)于晶振的信息億金電子在前面的文章中已經(jīng)提到過很多次了,大家有不懂的可以到億金新聞動態(tài)中了解.下面我們要說的是關(guān)于石英晶振晶片的由來以及石英晶振晶片的工作原理.

石英晶振晶片的由來

科學(xué)家最早發(fā)現(xiàn)一些晶體材料,如石英,經(jīng)擠壓就象電池可產(chǎn)生電流(俗稱壓電性),相反,如果一個電池接到壓電晶體上,石英晶體就會壓縮或伸展,如果將電流連續(xù)不斷的快速開「關(guān),晶體就會振動。

在1950年,德國科學(xué)家 GEORGE SAUERBREY研究發(fā)現(xiàn),如果在石英晶體,石英晶體諧振器的表面上鍍一層薄膜,則石英晶體的振動就會減弱,而且還發(fā)現(xiàn)這種振動或頻率的減少,是由薄膜的厚度和密度決定的,利用非常精密的電子設(shè)備,每秒鐘可能多次測試振動, 從而實(shí)現(xiàn)對晶體鍍膜厚度和鄰近基體薄膜厚度的實(shí)時監(jiān)控。從此,膜厚控制儀就誕生了。

薄薄圓圓的晶振片,來源于多面體石英棒,先被切成閃閃發(fā)光的六面體棒,再經(jīng)過反復(fù)的切割和研磨,石英棒最終被做成一堆薄薄的(厚0.23mm,直徑1398mm)圓片,每個圓片經(jīng)切邊,拋光和清洗,最后鍍上金屬電極(正面全鍍,背面鍍上鑰匙孔形),經(jīng)過檢測,包裝后就是我們常用的晶振片了。

用于石英膜厚監(jiān)控用的石英芯片采用AT切割,對于旋光率為右旋晶體,所謂AT切割即為切割面通過或平行于電軸且與光軸成順時針的特定夾角。AT切割的晶體片振動頻率對質(zhì)量的變化極其靈敏,但卻不敏感干溫度的變化。這些特性使AT切的石英晶體片更適合于薄膜淀積中的膜厚監(jiān)控。

石英晶振晶片的原理

石英晶體是離子型的石英晶體,由于結(jié)晶點(diǎn)陣的有規(guī)則分布,當(dāng)發(fā)生機(jī)械變形時,例如拉伸或壓縮時能產(chǎn)生電極化現(xiàn)象,稱為壓電現(xiàn)象。例石英晶振晶體在9.8×104Pa的壓強(qiáng)下承受壓力的兩個表面上出現(xiàn)正負(fù)電荷約0.5V的電位差。壓電現(xiàn)象有逆現(xiàn)象,即石英晶體在電場中晶體的大小會發(fā)生變化,伸長或縮短,這種現(xiàn)象稱為電致伸縮。

石英晶體壓電效應(yīng)的固有頻率不僅取決于其幾何尺寸,切割類型而且還取決于芯片的厚度。當(dāng)芯片上鍍了某種膜層,使芯片的厚度增大,則芯片的固有頻率會相應(yīng)的衰減。石英晶振,石英晶體的這個效應(yīng)是質(zhì)量負(fù)荷效應(yīng)。石英晶體膜厚監(jiān)控儀就是通過測量頻率或與頻率有關(guān)的參量的變化而監(jiān)控淀積薄膜的厚度。

石英晶體法監(jiān)控膜厚,主要是利用了石英晶體,石英晶體振蕩器的壓電效應(yīng)和質(zhì)量負(fù)荷效應(yīng)。

石英晶體的固有頻率f不僅取決于幾何尺寸和切割類型,而且還取決于厚度d,即f=N/d,N是取決與石英晶振晶體的幾何尺寸和切割類型的頻率常數(shù)對于AT切割的石英晶體,N=f·d=1670Kcmm。

物理意義是:若厚度為d的石英晶體厚度改變△d,則石英貼片晶振頻率變化△f, 式中的負(fù)號表示晶體的頻率隨著膜增加而降低然而在實(shí)際鍍膜時，沉積的是各種膜料,而不都是石英晶體材料,所以需要把石英晶振厚度增量△d通過質(zhì)量變換轉(zhuǎn)換成膜層厚度增量△dM,即

A是受鍍面積,pM為膜層密度,p。為石英密度等于265g/cm3。于是△d=(pM/pa)"△dM,所以

式中S稱為變換靈敏度。

對于一種確定的鍍膜材料,為常數(shù),在膜層很薄即沉積的膜層質(zhì)量遠(yuǎn)小于石英芯片質(zhì)量時,固有頻率變化不會很大這樣我們可以近似的把S看成常數(shù),于是上式表達(dá)的石英晶振晶體頻率的變化人行與沉積薄膜厚度△dM有個線性關(guān)系因此我們可以借助檢測石英晶體固有頻率的變化,實(shí)現(xiàn)對膜厚的監(jiān)控。

顯然這里有一個明顯的好處,隨著鍍膜時膜層厚度的增加,晶振頻率單調(diào)地線性下降,不會出現(xiàn)光學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)中控制信號的起伏,并且很容易進(jìn)行微分得到沉積速率的信號。因此,在光學(xué)監(jiān)控膜厚時,還得用石英晶振,石英晶體法來監(jiān)控沉積速率,我們知道沉積速率穩(wěn)定隊(duì)膜材折射率的穩(wěn)定性、產(chǎn)的均勻性重復(fù)性等是很有好處和有力的保證。

石英晶體膜厚控制儀有非常高的靈敏度,可以做到埃數(shù)量級,顯然石英晶體的基頻越高,控制的靈敏度也越高,但基頻過高時晶體片會做得太薄,太薄的芯片易碎。

所以一般選用的石英晶振,貼片晶振片的頻率范圍為5~10MHz。在淀積過程中,基頻最大下降允許2~3%,大約幾百千赫。基頻下降太多振蕩器不能穩(wěn)定工作,產(chǎn)生跳頻現(xiàn)象。如果此時繼續(xù)淀積膜層,就會出現(xiàn)停振。為了保證振蕩穩(wěn)定和有高的靈敏度體上膜層鍍到一定厚度后,就應(yīng)該更換新的晶振片。

此圖為膜系鍍制過程中部分頻率與厚度關(guān)系圖。

1880年法國物理學(xué)家居里兄弟發(fā)現(xiàn)了壓電效應(yīng)。當(dāng)在石英晶體的某個固定的方向加上壓力后,晶體的內(nèi)部就產(chǎn)生電極化現(xiàn)象,并且在對應(yīng)的兩個表面上分別產(chǎn)生正負(fù)電荷。當(dāng)去除所加的壓力后,石英晶振晶體表面的正負(fù)電荷又會消失,恢復(fù)到原來沒有加壓力的狀態(tài);當(dāng)所加的壓力改為拉力后,晶體表面產(chǎn)生的正負(fù)電荷的極性也會隨之改變。石英晶振晶體表面所產(chǎn)生的電荷量與所加的壓力或拉力的大小成正比。這種將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的現(xiàn)象就稱為正壓電效應(yīng)。

相反,如果在石英晶體的極化方向上外加交變電場時,就會使晶體產(chǎn)生膨脹或縮小的機(jī)械變形。當(dāng)去掉所加的交變電場后,該石英晶振晶體的機(jī)械變形也隨之消失,恢復(fù)到原來的狀態(tài)。這種電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的現(xiàn)象稱為“逆壓電效應(yīng)”.自然界中雖然有很多晶體都具有上述壓電效應(yīng),但是石英貼片晶振晶體結(jié)構(gòu)簡單,做成的振蕩器精度高,頻率穩(wěn)定,因此是比較理想的材料。

圖2-1是正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)的示意圖。表示某一非中心對稱的壓電石英晶體在某一平面上的投影,當(dāng)其兩側(cè)受到一定外力時的情況。其中(a)表示當(dāng)石英晶振晶體不受外力時,正電荷與負(fù)電荷的中心重合。晶體的電極化強(qiáng)度為0,晶體表面就不帶電荷。(b) 表示在(a)中的晶體兩側(cè)加上壓力后,產(chǎn)生電極化現(xiàn)象。即晶體發(fā)生壓縮變形使得正電荷與負(fù)電荷的中心分離。為此,石英晶振晶體就顯示有電偶極距,電極化強(qiáng)度就不再等于0晶體表面分別出現(xiàn)了正、負(fù)電荷。(c)中則表示將晶體兩側(cè)的壓力改為拉力后,因?yàn)槭①N片晶振晶體產(chǎn)生膨脹變形后正電荷與負(fù)電荷的中心分離方向與(b)中的正好相反,所以晶體兩側(cè)表面所帶的正、負(fù)電荷情況也正好相反。

如果在石英晶振晶體兩側(cè)的表面鍍上金屬電極后, 當(dāng)在其表面加上壓力或拉力時,都可以利用儀表測得晶體兩側(cè)表面的電位差。只是金屬電極上由于靜電感應(yīng)產(chǎn)生的電荷與石英晶體表面出現(xiàn)的束縛電荷極性相反。如(d)、(e) 所示,它們分別表示(b)、(c)在加壓力的面或加拉力的面鍍上金屬電極的情況。當(dāng)施加壓力或拉力的方向和產(chǎn)生電位差的方向一致時,稱為縱向壓電效應(yīng)。也有一些壓電材料,施加壓力或拉力的方向和產(chǎn)生電位差的方向是垂直的,這種現(xiàn)象則被稱為橫向壓電效應(yīng)。相反,如果壓電石英晶體在電場中,出于電場的作用,使石英晶振晶體正電荷與負(fù)電荷的中心發(fā)生分離。這種極化現(xiàn)象則會導(dǎo)致石英晶體,石英晶體振蕩器的變形,這就是電致變形,也就是逆壓電效應(yīng).

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