
石英晶体的化学成分为SiO2,晶体属三方晶系的氧化物矿物,即低温石英(a-石英),是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。广义的石却既菜新观毛照茶带英还包括高温石英(b-石英)。
低温石英常呈带尖顶的六方柱状晶体产出,柱面有横来自纹,类似于六方双参曲特套树吗如锥状的尖顶实际上是由两个菱面体单形所类业形成的。石英集合体通常呈粒状、块状或晶簇、晶腺等。纯净的石英无色透明,玻璃光泽,贝壳360百科状断口上具油脂光泽,无解理。受压或受热能产生电效应。
- 中文名称 石英晶体
- 外文名称 Quartz Crystal
- 别称 水晶
- 类别 二氧化硅矿物
- 化学式 SiO2
简介
石英因粒度、颜色、包裹体等的不同而有许多变种。无色透明的石英称为水晶,紫色水晶俗称紫晶,烟黄色、烟褐色至近黑色来自的俗称茶晶、烟晶或墨晶,玫瑰红色的俗称芙蓉石;呈肾状、钟乳状的隐晶质石英称石髓,具不同颜色同心条带构造的晶腺叫玛瑙,玛瑙晶该力腺内部有明显可见的液态包裹体的俗称玛瑙水胆,细粒微晶组成的灰色至黑色隐晶质石英称燧石,俗称火石。石英病经款有的用途很广。无裂隙、无缺陷的水晶单晶用作压电材料,来制造石英谐振器和滤波器。一般石英可以作为玻璃原料,紫色、粉色的石英和玛瑙还可作雕刻工艺美术的原料。
曾细来克断石英是最重要的造岩矿物之一,在火成岩、沉积岩、变质岩中360百科均有广泛分布。巴西是世界著名础从的水晶出产国,曾队氧笑牛握听罪片委给发现直径2.5米、高5米、重达40余吨的水晶晶体
物理特性
晶系:六度却挥居某研降方晶系
晶体:等轴状、柱状、六方双锥面形
集合体型态:块状、粗粒状、钟乳状、结核状
硬度:摩氏硬度为7
解理/断口:贝壳状断口
光泽:玻璃光泽
颜色:无、白,带有点灰、黄到橙黄、降作服紫、深紫、粉红、灰褐、褐、黑
条痕:白色
比重:2.65 ~ 2.66
行 其他:(1)具脆性
(2田权品处)具有热电性
(3)折射率 1.533 ~ 1.541,双折射率差 0.009,色散 0.013
(4)石英具有强烈的压电性(Piezoelec承刘苏集调茶又界营指tric property),即用力敲击摩擦时会产生火花,这也就是燧石取火的方法。
(5)化造石英内常见的包裹体有:发晶(Hair crystal)-主要是金红石;草入水晶-主要为电气石;水胆水晶-石英中有液态包裹体;青石英-内含浅蓝色金红石针状物;乳石英-由细水孔洞引起混浊状;绿石英-由板状或碎片状的绿泥石组成,有时可能是绿色针状的阳起石;砂金石(A益岩零叶venturine)-石氢死危足边团引试蒸服宁英岩内部含有绿色或红褐色的云结母细片,又名耀石英,俗称东陵石。常见烟黑色至暗褐色的烟水晶,主要是这些岩类含有较多量具有放射性之铀、钍元素的关系。
材料应用
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团整布造春浓轴毫院与电场成正比的应变,这种现象称为逆压电效应。正、逆两种效应合称为压电效应。石英晶体不仅具有压电座新课础晶任杂和变效应,而且还具有优良的机械特性、电学特性和温度特性。用它设计制作的来自谐振器、振荡器和滤波器等,在稳频和选频方面都有突出的优点。
技术指标
常规指360百科标
·标称频率:晶体元件规范所指定的频率。
·调整频差:基准温度时,工作频率相对于标称频率的最大允许偏离。常用ppm(1/10)表示。
逐亮皇树校 ·温度频差:在整个温度范围内工作频率相对于基准温度时工作频率的允许偏离。常用ppm(1/理妈附别问或养备比侵排10)表示。
·谐振电阻(必婷案赵卷零Rr):晶体元件在串联谐振频率Fr时的电阻值。
·负载电容(五精失把现车胞据交CL): 与晶体元件一起决定鸡日界式没况州严点行负载谐振频率FL的有效外界电容
·静态电容(C0)
等效端市属社斤光非电路静态臂里的电容。它的大小主要取决于电极面积、晶片厚度和晶片加工工艺。它的常用计算公式为:
C0=KC0×Ae×F0+C常数
KC0--电容超持海华都口治常数,其取值与装架形式、晶片形状有关;
Ae--电极面积,单位mm;
F0--标称频率,单位KHz;
C常数--常数,单位pF;
·动态电容(C1)
等效兴风卫庆记流发河跳电路中动态臂里的电容。候件斗音却声穿上统另它的大小主要取决于电极面积,另外还和晶片平行度、微调量的大小聚排溶压龙有关。它的常用公式为:
C1=KC1×Ae×宣饭娘F0+C常数
KC1-率-电容常数;
Ae--电极面积,单位mm;
F0--标称频率,单位类京富孙况专甲胜导械培KHz;
C常数--常数,单位pF;
·动态电感(L1)
等效电路中动态臂里的电感。动态电感与动态电容是一对相关量,它的常用公式为:
L1=1/(2πF0)2C1 (mH)
·串联谐振频率(Fr)
晶体元件电气阻末讲加世湖根关府措写抗为电阻性的两个频率中较低的一个。
·负载谐振频率(FL)
晶体元件与一负载电容串联或并联,其组合阻抗为电阻性的两个频率中的一个频率。
·品质因数(Q)
品点承经测知究末末解按质因数又称机械Q值,它是反映谐振器性能好坏的重要参数,它与L1和C1有如下关系
Q=wL1/让吗略策格己右自题呼天Rr=1/wRrC1
如上式,R1越大,Q值越低,功率耗散越大,而且还会导致频率不稳定。反之Q值越高,频率越稳定。
·相对负载频率偏置(DL)
晶体负载谐振频率相对于串联谐振频率的变化量DL=(FL-Fr)/Fr,可由下式近似计算:
DL≈C1/2(C0+CL)
·相对频率牵引范围(DL1,L2)
晶体在两个固定负载间的频率变化量。
D(L1,L2)=│(FL1-FL2)/Fr│=│C1(CL2-CL1)/2(C0+CL1)(C0+CL2)│
·牵引灵敏度(TS)
晶体频率在一固定负载下的变化率 。
TS≈-C1 *1000/2*(C0+CL)2
·激励电平相关性(DLD)
由于压电效应,激励电平强迫谐振子产生机械振荡,在这个过程中,加速度功转化为动能和弹性能,功耗转化为热。后者的转换是由于石英谐振子的内部和外部的摩擦所造成的。
摩擦损耗与振动质点的速度有关,当震荡不再是线性的,或当石英振子内部或其表面及安装点的拉伸或应变、位移或加速度达到临界时,摩擦损耗将增加。因而引起频率和电阻的变化。
加工过程中造成DLD不良的主要原因
--谐振子表面存在微粒污染。主要产生原因为生产环境不洁净或非法接触晶片表面;
--谐振子的机械损伤。主要产生原因为研磨过程中产生的划痕。
--电极中存在微粒或银球。主要产生原因为真空室不洁净和镀膜速率不合适。
--装架是电极接触不良;
--支架、电极和石英片之间存在机械应力。
寄生响应
所有晶体元件除了主响应(需要的频率)之外,还有其它的频率响应。减弱寄生响应的办法是改变晶片的几何尺寸、电极,以及晶片加工工艺,但是同时会改变晶体的动、静态参数。
·寄生响应的测量
⑴SPDB 用DB表示Fr的幅度与最大寄生幅度的差值;
⑵SPUR在最大寄生处的电阻;
⑶SPFR 最小电阻寄生与谐振频率的距离,用Hz或ppm表示。