很多人都知道制造石英晶體的原材料是天然礦體結(jié)晶體石英和水晶，但是并不是每種都可以用來(lái)生產(chǎn)晶體和振蕩器的，目前發(fā)現(xiàn)的300多種結(jié)晶體中，約有20多種具有壓電效應(yīng)。而這種特性是18世紀(jì)末居里兄弟發(fā)現(xiàn)的，到現(xiàn)在已經(jīng)有一百多年了，然而各國(guó)的科學(xué)家和工程師們，仍然在研發(fā)和追求更高端，更高要求的晶體振蕩器設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。AXTAL Crystal公司是德國(guó)的石英水晶組件制造商，采用人工培植合成的石英為原材料，在壓電效應(yīng)方面比天然的晶體更好，而且滿足大批量生產(chǎn)的需求，人工成本更低，可以把更多的費(fèi)用應(yīng)用到研發(fā)當(dāng)中，為廣大用戶提供品質(zhì)更好，性能更高的頻率控制元器件。

在電子學(xué)中，需要高頻率恒定的振蕩器和具有大斜率的濾波器。為了實(shí)現(xiàn)這種振蕩器和SAW濾波器，需要高振動(dòng)質(zhì)量的圓。這些諧振電路的自諧振也應(yīng)該盡可能獨(dú)立于溫度和其他環(huán)境影響，并且長(zhǎng)時(shí)間保持不變。這些條件通常由機(jī)械諧振器比通過(guò)電路更好地實(shí)現(xiàn)。作為機(jī)電諧振器的石英諧振器在很大程度上滿足了所有這些條件。已經(jīng)反復(fù)嘗試用其他壓電材料代替石英，特別是具有更強(qiáng)壓電效應(yīng)的壓電陶瓷材料。但是，僅僅通過(guò)電路與機(jī)械振動(dòng)的非常松散的耦合確實(shí)在石英中實(shí)現(xiàn)，外部影響對(duì)機(jī)械自諧振的影響很小。此外，通過(guò)結(jié)合幾種有利的性能，例如結(jié)晶材料的低衰減，非常好的機(jī)械和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性以及低溫度依賴性，石英已經(jīng)證明優(yōu)于其他材料。通過(guò)使用合適的機(jī)械振動(dòng)模式和相應(yīng)的晶體取向（石英部分），石英振動(dòng)器可以在很寬的頻率范圍內(nèi)在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)。由于分別激發(fā)的振蕩模式，振蕩晶體的典型電氣值（替換數(shù)據(jù)）導(dǎo)致某些頻率范圍。

石英晶體中使用的振動(dòng)模式：

SMD晶體的諧振頻率由機(jī)械尺寸確定，與所有機(jī)械振蕩器一樣，具有給定的材料常數(shù)。這些尺寸在低頻方向上受到石英晶體外殼的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的限制。在每種情況下，通過(guò)諧振器的合理可制造性使得高頻的尺寸變小，給出了不同振動(dòng)模式的頻率上限。從低頻到高頻，應(yīng)用波形彎曲，拉伸，表面剪切和厚度剪切。

圖2.1振動(dòng)形式

32.768K晶振基本上分配給彎曲振蕩器。石英晶體的應(yīng)用范圍最近也受到集成電路技術(shù)可能性的青睞，在高頻厚度剪切振蕩器領(lǐng)域發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變。通過(guò)高頻晶體振蕩器的分頻有利地獲得較低的頻率。盡管如此，應(yīng)簡(jiǎn)要處理低頻石英的振動(dòng)形式，以便傳達(dá)完整的圖像（圖2.1）。低頻振蕩器也用于濾波器電路和集成振蕩器中的微諧振器。

石英原料：

石英晶體的機(jī)械諧振器由石英制成，石英是二氧化硅SiO2的單晶變體。只有“石英的修改已經(jīng)piezoelekrische性質(zhì)。二氧化硅在自然界幾個(gè)國(guó)家形式發(fā)生，雖然地球表面的14％由二氧化硅，單晶狀態(tài)形式，石英或水晶很少特別是前鮮為人知的是..大，粘連和Verzwilligungen自由晶體，將其所需的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的石英晶體諧振器的粘連是通過(guò)另一軸向方向的晶體的主要晶體Verzwilligungen內(nèi)。是具有反向極性，壓電效應(yīng)的區(qū)域。由以上的573/C的轉(zhuǎn)變溫度的結(jié)晶的加熱轉(zhuǎn)換“石英在$修改。冷卻后，將晶體返回到“修改，但不能是均勻的。即在相同的旋向性，前左旋轉(zhuǎn)石英包括與所述單元電池（結(jié)）的分子螺旋線的右手感的部分。其后果是壓電效應(yīng)不同的極性。在在石英晶體生產(chǎn)的第一階段期間，從馬達(dá)加斯加和巴西獲得合適的石英晶體。

對(duì)無(wú)瑕石英晶體日益增長(zhǎng)的需求迅速增長(zhǎng)，因此人們?cè)缇拖氲胶铣?b>石英晶體。幾乎怪誕的石英原石短缺迫使1942年對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了激烈的研究。1964年開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)合成石英。如今，Schwingquar-ze幾乎全部由合成材料制成。水熱合成在垂直高壓釜中進(jìn)行。高壓釜中充滿氫氧化鈉溶液。在高壓釜的下部是溶液晶體石英，因?yàn)樗硗庥糜谏a(chǎn)石英玻璃。在高壓滅菌器的頂部是仿真植物。位于高壓釜下部的石英裂縫在約1000-1800kp/cm2的壓力和約390/℃的溫度下溶解。通過(guò)熱對(duì)流，過(guò)飽和溶液流入高壓釜的上部，并在種子板上在約350℃的溫度下結(jié)晶。胚芽板的厚度約為1mm（Z軸），它們的長(zhǎng)度約為180mm是母體晶體的Y軸，X方向的寬度取決于5至50mm的方法。最大晶體生長(zhǎng)的方向是Z軸，在自然石英中是晶體的最大尺寸。因此，晶體形成主要發(fā)生在Z表面上。正常生長(zhǎng)速度約為每天0.2-1毫米。一般來(lái)說(shuō)，生長(zhǎng)過(guò)程大約需要40-80天。在這些條件下合成的石英晶體沒(méi)有粘連和凝結(jié)。

圖2.2天然石英晶體

5.O berton特殊材料制成的5MHz貼片晶振參考石英的可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)質(zhì)量Q大于3@106，可與之相媲美。

圖2.3合成石英晶體

強(qiáng)烈的電離輻射（X射線輻射）會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部鋁離子區(qū)域的晶格發(fā)生變化。在通過(guò)灰色著色（在自然界中=煙熏石英）的強(qiáng)烈照射后，在晶格中具有強(qiáng)Al濃度的區(qū)域變得可見(jiàn)。如果石英晶體在工作期間暴露于強(qiáng)輻射，則它們的共振頻率（老化）會(huì)發(fā)生變化。對(duì)于航空航天或衛(wèi)星應(yīng)用，這些Al離子在500V/cm的電場(chǎng)中在500/C的溫度下被除去（SweeptQuartz-Crystal）。

晶軸：

從天然的，六邊形的橫截面形狀中，石英晶體，并在晶振正常開(kāi)始向下垂直上彼此固定的坐標(biāo)x，y和z的頂部，我們定義為Z軸穿過(guò)晶體虛軸的頂端（圖2.6），Z軸也稱為光軸，因?yàn)樵谄浞较蛏峡梢杂^察到雙折射的光學(xué)現(xiàn)象。垂直于其并穿過(guò)六角棱鏡的角的X軸也稱為電軸，因?yàn)橥ㄟ^(guò)晶體在該方向上的變形（直接壓電效應(yīng)）發(fā)生電荷。Y軸再次垂直于其他兩個(gè)軸，因此穿過(guò)晶體區(qū)域（圖2.4）。當(dāng)在X軸方向上施加電荷時(shí)，在Y軸方向上發(fā)生伸長(zhǎng)（間接壓電效應(yīng)）。因此，Y軸也稱為機(jī)械軸。

石英晶體行業(yè)發(fā)展至今，已成為科技與智能不可或缺的一部分，沒(méi)有晶振也許現(xiàn)在的生活不會(huì)這么方便快捷，當(dāng)然，這也要感謝大自然的饋贈(zèng)，因此AXTAL Crystal公司一直積極響應(yīng)和從事各種環(huán)保相關(guān)的事業(yè)。每年會(huì)把年利潤(rùn)的2%用于支持環(huán)境保護(hù)和污染處理，所有晶振產(chǎn)品均已通過(guò)ROHS環(huán)保指令，以及REACH和WEEE等規(guī)定，是一家值得信任和支持的優(yōu)質(zhì)石英晶體供應(yīng)商。