基本介紹
- 中文名：石英晶體
- 外文名：Quartz Crystal
- 別稱：水晶
- 類別：二氧化矽礦物
- 化學式：SiO2
- 顏色：無色
- 光澤：玻璃光澤
- 透明度：透明
- 晶系：三方晶系
- 硬度：7
- 礦物密度：2.65克/立方厘米
- 比重：2.22-2.65
- 套用：飾品、鐘錶、電子、
- 分布：1750℃
簡介,物理特性,材料套用,技術指標,常規指標,寄生回響,
簡介
石英因粒度、顏色、包裹體等的不同而有許多變種。無色透明的石英稱為水晶，紫色水晶俗稱紫晶，煙黃色、煙褐色至近黑色的俗稱茶晶、煙晶或墨晶，玫瑰紅色的俗稱芙蓉石；呈腎狀、鐘乳狀的隱晶質石英稱石髓，具不同顏色同心條帶構造的晶腺叫瑪瑙，瑪瑙晶腺內部有明顯可見的液態包裹體的俗稱瑪瑙水膽，細粒微晶組成的灰色至黑色隱晶質石英稱燧石，俗稱火石。石英的用途很廣。無裂隙、無缺陷的水晶單晶用作壓電材料，來製造石英諧振器和濾波器。一般石英可以作為玻璃原料，紫色、粉色的石英和瑪瑙還可作雕刻工藝美術的原料。
壓電材料
煙晶
壓電材料煙晶物理特性
晶體：等軸狀、柱狀、六方雙錐面形
集合體型態：塊狀、粗粒狀、鐘乳狀、結核狀
硬度：摩氏硬度為7
解理/斷口：貝殼狀斷口
光澤：玻璃光澤
顏色：無、白，帶有點灰、黃到橙黃、紫、深紫、粉紅、灰褐、褐、黑
條痕：白色
比重：2.65 ~ 2.66
其他：（1）具脆性
（2）具有熱電性
（5）石英內常見的包裹體有：發晶（Hair crystal）－主要是金紅石；草入水晶－主要為電氣石；水膽水晶－石英中有液態包裹體；青石英－內含淺藍色金紅石針狀物；乳石英－由細水孔洞引起混濁狀；綠石英－由板狀或碎片狀的綠泥石組成，有時可能是綠色針狀的陽起石；砂金石（Aventurine）－石英岩內部含有綠色或紅褐色的雲母細片，又名耀石英，俗稱東陵石。常見煙黑色至暗褐色的煙水晶，主要是這些岩類含有較多量具有放射性之鈾、釷元素的關係。
材料套用
石英晶體是一種重要的電子材料。沿一定方向切割的石英晶片，當受到機械應力作用時將產生與應力成正比的電場或電荷，這種現象稱為正壓電效應。反之，當石英晶片受到電場作用時將產生與電場成正比的應變，這種現象稱為逆壓電效應。正、逆兩種效應合稱為壓電效應。石英晶體不僅具有壓電效應，而且還具有優良的機械特性、電學特性和溫度特性。用它設計製作的諧振器、振盪器和濾波器等，在穩頻和選頻方面都有突出的優點。
技術指標
常規指標
·標稱頻率：晶體元件規範所指定的頻率。
·調整頻差：基準溫度時，工作頻率相對於標稱頻率的最大允許偏離。常用ppm（1/10）表示。
·溫度頻差：在整個溫度範圍內工作頻率相對於基準溫度時工作頻率的允許偏離。常用ppm（1/10）表示。
·諧振電阻（Rr）：晶體元件在串聯諧振頻率Fr時的電阻值。
·負載電容（CL）： 與晶體元件一起決定負載諧振頻率FL的有效外界電容
·靜態電容（C0）
等效電路靜態臂里的電容。它的大小主要取決於電極面積、晶片厚度和晶片加工工藝。它的常用計算公式為：
C0=KC0×Ae×F0+C常數
KC0——電容常數，其取值與裝架形式、晶片形狀有關;
Ae——電極面積，單位mm；
F0——標稱頻率，單位KHz；
C常數——常數，單位pF;
·動態電容（C1）
C1=KC1×Ae×F0+C常數
KC1——電容常數；
Ae——電極面積，單位mm;
F0——標稱頻率，單位KHz;
C常數——常數，單位pF;
·動態電感（L1）
等效電路中動態臂里的電感。動態電感與動態電容是一對相關量，它的常用公式為：
L1=1/(2πF0）2C1 (mH)
·串聯諧振頻率（Fr）
晶體元件電氣阻抗為電阻性的兩個頻率中較低的一個。
·負載諧振頻率（FL）
·品質因數（Q）
Q=wL1/Rr=1/wRrC1
如上式，R1越大，Q值越低，功率耗散越大，而且還會導致頻率不穩定。反之Q值越高，頻率越穩定。
·相對負載頻率偏置（DL）
晶體負載諧振頻率相對於串聯諧振頻率的變化量DL=(FL-Fr)/Fr，可由下式近似計算：
DL≈C1/2（C0+CL）
·相對頻率牽引範圍（DL1,L2）
晶體在兩個固定負載間的頻率變化量。
D(L1,L2)=│(FL1-FL2)/Fr│=│C1(CL2-CL1)/2(C0+CL1)(C0+CL2)│
·牽引靈敏度（TS）
晶體頻率在一固定負載下的變化率 。
TS≈-C1 *1000/2*（C0+CL）2
·激勵電平相關性（DLD）
摩擦損耗與振動質點的速度有關，當震盪不再是線性的，或當石英振子內部或其表面及安裝點的拉伸或應變、位移或加速度達到臨界時，摩擦損耗將增加。因而引起頻率和電阻的變化。
加工過程中造成DLD不良的主要原因
——諧振子表面存在微粒污染。主要產生原因為生產環境不潔淨或非法接觸晶片表面；
