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(1.) 石英晶體是壓電元器件
石英晶體是一種結晶化的二氧化矽 (SiO2)。石英晶體結構擁有壓電效應的特性 (圖1)，在晶體上以特定的方向施以壓力，垂直方向的壓力會產生電荷。能量是在機械動能和電能狀 態下以每秒百萬次的頻率轉換。因此，壓電元件的特性是與其他元件是有所不同。
根據原晶體條的切割位置方向，可製造出不同的石英晶體片，例如 AT, BT, CT ….. 的切面，這不同切面會決定石英晶體器件的特性。
晶體切割位置方向的工序會決定以下特點：
1) 振盪摸式; 2) 頻率範圍; 3) 工作溫度特性
石英晶體元件的特性是依賴切割位置的方向 (圖 2)
a) 音義式石英晶體：頻率在 KHz 水準，例如 32.768KHz
b) AT-切類型：頻率範圍在MHz，例如 12MHz, 26MHz, 125MHz
c) SAW 類型：頻率範圍在MHz 至 GHz |
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| (Fig.1) Typical Structure of HC-49U and SMD Quartz Crystal |
(Fig.2) Cutting Orientation of Quartz Crystal |
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| (Fig.3) HC-49U Crystal |
(Fig.4) SMD-Crystal |
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| (2.) 石英晶體的等效摸型 |
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(3.) 晶體的原參數
Rs, C0, C1 和 L1 參數可提供足夠資料關於晶體在其工作頻率附近範圍的抗阻值改變。 |
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Temperature Characteristic AT Cut
For AT Cut, usually +/- 30 to 50 ppm over -10 to +60
Always refer to 25 degree C as 0 ppm |
Temperature Characteristic Tuning Fork
For Tuning Fork usually over 200 ppm
Common habit is to refer to 25 degree C as 0 ppm
Consider seriously to allow +80ppm typical for 25 C |
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| (4.) AT-切和音义式石英晶體的特性 |
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音义 |
AT-切 |
| 頻率 |
kHz |
MHz |
| 標準耗電量 |
02.uW |
50uW |
| 電阻 |
較大 |
比音义的電阻小 |
| 溫度特性 |
允許偏差值比AT-切較大 |
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| (5.) 泛音和基频晶体 |
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基頻 |
泛音 |
| 頻率(AT 切) |
4MHz 至50MHz (跟據應用所需) |
18MHz 至100MHz 以上 |
| 電阻 |
ESR 較小 |
ESR 較大 |
| 跌落特性 |
頻率越高,跌落性能越差 |
由於晶片厚，跌落性能較好 |
| 牽引量 |
可適用於FM, PLL, VCO 線路 |
高Q 值，因此,頻率基本不隨其他元件而改變 |
| 電路設計 |
一般不需濾波去防止晶體工作在泛音頻率 |
通常需要有濾波以防止晶體工作在基頻 |
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