石英晶體諧振器是一種精度高、穩(wěn)定性好的振蕩器，廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、導(dǎo)航、遙測、無線電、儀器儀表等領(lǐng)域，以及通信系統(tǒng)中的頻率發(fā)生器、數(shù)據(jù)處理設(shè)備的時(shí)鐘信號和特定系統(tǒng)的參考信號。

　   石英晶體諧振器的基本原理：

　　1.石英晶體諧振器的結(jié)構(gòu)

　　石英晶體諧振器是一種利用應(yīng)時(shí)晶體(二氧化硅晶體)的壓電效應(yīng)制成的諧振器件。它的基本結(jié)構(gòu)大致如下：從應(yīng)時(shí)晶體上以一定的方位角切下一個(gè)切片(簡稱切片可以是方形、矩形或圓形等。)，在其相應(yīng)的兩個(gè)表面上涂覆銀層作為電極，在每個(gè)電極上焊接一根引線以連接到引腳，并添加封裝外殼以形成石英晶體諧振器，簡稱應(yīng)時(shí)晶體或。它的產(chǎn)品一般封裝在金屬外殼中，也封裝在玻璃外殼、陶瓷或塑料中。

　　2.壓電效應(yīng)

　　如果對應(yīng)時(shí)晶體的兩個(gè)電極施加電場，石英晶體諧振器的晶片將發(fā)生機(jī)械變形。相反，如果在晶圓的兩側(cè)施加機(jī)械壓力，就會(huì)在晶圓的相應(yīng)方向產(chǎn)生電場，這是一種稱為壓電效應(yīng)的物理現(xiàn)象。如果在晶圓的兩極施加交變電壓，晶圓會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，同時(shí)晶圓的機(jī)械振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生交變電場。一般情況下，晶圓機(jī)械振動(dòng)的振幅和交變電場的振幅都很小，但當(dāng)施加交變電壓的頻率為一定值時(shí)，振幅明顯增加，遠(yuǎn)大于其他頻率。這種現(xiàn)象稱為壓電諧振，與LC電路的諧振現(xiàn)象非常相似。其共振頻率與切割方式、幾何形狀和晶圓尺寸有關(guān)。

　　3.符號和等效電路

　　當(dāng)石英晶體諧振器的晶體不振動(dòng)時(shí)，可視為平板電容，稱為靜電電容c，其大小與晶片的幾何尺寸和電極面積有關(guān)，一般在幾PF到幾十PF左右。晶體振蕩時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的慣性可以等效為電感l(wèi)，l的一般值為幾十mH到幾百mH。晶圓的彈性可以等效為電容c，c的值很小，一般只有0.0002~0.1pF，晶圓振動(dòng)時(shí)摩擦產(chǎn)生的損耗相當(dāng)于R，其值約為100 。因?yàn)樾酒牡刃щ姼泻艽?，而C很小，R也很小，所以環(huán)路的品質(zhì)因數(shù)Q很大，可以達(dá)到1000~10000。另外，晶圓本身的諧振頻率基本上只與晶圓的切割方式、幾何形狀和尺寸有關(guān)，可以制作，因此一般來說，由石英晶體諧振器組成的振蕩電路可以獲得較高的頻率穩(wěn)定性。