石英晶体产品基础知识培训.ppt

目 录 1. SiO2压电特性 2. 水晶的生长 3. 石英晶片的生产 4. 石英晶体的生产 5. 石英晶体振荡器 6. 产品主要参数介绍 7. 产品可靠性分析 8. 产品选型 9.失效分析 10. 石英晶体使用注意事项 一、压电特性 SiO2压电特性 1. 1880年法国P，居里兄弟发现石英晶体的压电效应。 2. 石英晶体是(SiO2)的单晶体，称水晶或石英，有天然和人造的两种。 3. 石英晶体是一种重要的电子材料；沿一定方向切割的石英晶片，当受到机械应力作用时将产生与应力成正比的电场或电荷，这种现象称为正压电效应。反之，当石英晶片受到电场作用时将产生与电场成反比的应变，这种现象称为逆压电效应。正、逆两种效应合称为压电效应。 4. 石英晶体不仅具有压电效应，而且还具有优良的机械特性、电学特性和温度特性。 5. 用它设计制作的谐振器、振荡器和滤波器等，在稳频和选频方面都有突出的优点。  石英晶体的切型 石英晶体的振动模式 各种切型的温频特性曲线图 常用切型介绍 AT切 厚度振动模式，其频率系数为：1650，频率公式：f=1670/t （t为厚度）具有高品质因数，温频特性（三次曲线），机械特性，基频一般小于40M。 BT切 厚度振动模式，其频率系数为：2650，频率公式：f=2550/t （t为厚度）高的品质因素，温频特性（抛物线），机械特性 3. SC切介绍 自1974年发现SC切型以来，由于它在开机特性、短稳、长期老化、抗辐射等方面具有其它切型晶体无法比拟的优势，几十年来获得了长足的发展，高精密SC切晶体谐振器技术含量高，对设计、制作工艺、制作经验等各方面都有很高的要求 . 晶体设计拐点为80±5℃，常用于高精度恒温晶体振荡器,如100MHZ等产品；晶片切角选为（yxwl）21o56＇/34o05＇，晶片角度允许误差：21o56＇±3＇，34o05＇±0.5＇。 SC切晶体的振动是厚度振动。厚度振动有三种形式：厚度伸缩振动，即A模振动；厚度扭曲振动，即B模振动；厚度切变振动，即C模振动。其中只有C模振动曲线是三次函数曲线，才拥有零温度系数点。这是我们需要的振动模式。A模离C模较远，不予考虑，而B模振动模式离C模较近，其位置由φ角的大小决定，如果φ角为21o56‘，则B模振动大约位于高于C模振动的9.6%，所以B模振动的存在给设计带来很大麻烦。 SC切温频特性曲线 常用AT切型的温频特性曲线图 石英晶体的基频和泛音模式 二、水晶生长 水晶的生长 三、石英晶片生产 晶片的生产流程 四、石英晶体的生产 晶体的生产流程 谐振器类 振荡器类 五、石英晶体振荡器 石英晶体振荡器电路结构 六、产品主要参数 石英晶体谐振器的主要参数 1、标称频率该频率特指晶体技术条件中规定的频率，表示为MHz或KHz。 2、调整频差 标称频率在一定温度（一般是25℃）下的允许偏差，表示为百分数（%）或百万分之几（ppm）。 3、负载电容（CL）与晶体一起决定负载谐振频率的有效外界电容。任何外部电容一旦与石英晶体串联，即会成为其谐振频率的一个决定因素。负载电容变化时，频率也会随之改变。因此，在电路中使用时，经常会以标准负载电容来微调频率至期望值。 4、工作温度范围 石英晶体元器件在规定的误差内工作的温度范围。 5、温度频差 在规定条件下，在工作温度范围内相对于基准温度（25℃±2℃）时工作频率的允许偏差。 6、.等效串联电阻（Rr）晶体在谐振频率下的电阻值，单位为欧姆。 7、激励功率(DL)晶体工作时所消耗功率的表征值。最大功率是大多数功率器件在保证正常电气参数的情况下，维持工作所消耗的功率，单位为mW或uW。一般情况激励功率应维持在确保石英晶体正常起振和稳定振荡所需要的最低值，以避免年老化特性不良和晶体损伤。 8、静态电容（C0） 等效电路中与串联臂并接的电容。 9、 储存温度晶体在非工作状态下保持标准特性的温度范围。 10、绝缘电阻  引线之间或引线和壳体之间的电阻。 11、DLD2 在特定的功率范围内所测量到的最大与最小阻抗的偏差量。 12、RLD2 在指定的变化功率范围内测量到的最大阻抗。 13、老化 工作频率在特定时间范围内的变化量，一般表达为最大值，单位是每年频率变化量的百万分之几（ppm/年）。频率随时间而变化的原因有很多，如：密封性和完整性、制造工艺、材料类型、工作温度和频率。 激励电