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石英晶體諧振器—主要功能性材料竟然是它!

作者:揚興晶振
日期:2020年03月17日 18:08
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 石英晶振,是石英晶體諧振器的簡稱,是石英晶體元器件的核心產品,是利用電信號頻率等于石英晶片固有機械諧振頻率時晶片因壓電效應產生諧振現象的原理制成的諧振器件。晶振是用一種能把電能和機械能相互轉化的晶體在共振的狀態下工作,以提供穩定、精確的單頻振蕩器,是核心的時間元件和頻率元件。
石英晶體元器件主要功能性材料

  石英晶體元器件的主要功能性材料是二氧化硅(SiO2)結晶體,其形態規則、晶瑩、透明,因此也被稱為“水晶”。水晶具有穩定的物理化學特性,它不僅是較好的光學材料,而且是較好的壓電材料。水晶材料在外部壓力的作用下產生形變,同時產生電極化,極化強度與壓力成正比,這種特性被稱為“正壓電效應”。反之,當將電場作用于水晶材料時會產生形變,形變大小隨電場強度成正比,此特性被稱之為“逆壓電效應”,此效應的存在使得水晶材料在電場作用下產生應力而形變,從而產生機械振動,獲得特定的頻率。

石英晶體諧振器類別

  低頻晶體諧振器的主要頻率范圍為KHz級,因其水晶材料采用音叉形狀切割工藝,也被稱為音叉晶體諧振器。而
高頻晶體諧振器的主要頻率范圍為MHz-GHZ級。

  石英晶振—使用最廣泛的時間和頻率元件

  上世紀六、七十年代以來,隨著世界電子科技水平的迅猛發展,世界石英晶體諧振器市場迎來了持續快速的增長。作為標準頻率源或脈沖信號源,石英晶體諧振器提供了高精度的頻率基準,逐步由高端軍用電子設備應用拓展到民用電子產品的廣闊領域中,被廣泛的應用于消費類電子產品、小型電子類產品、資訊設備、移動終端、網絡設備和汽車等領域,成為電子工業的基礎元器件。基于其優良的特性和低成本的優勢,石英晶體諧振器在未來較長的時期內是其他元器件所難以替代的。在日本,石英晶體諧振器被稱為“工業之鹽”。

石英晶振—使用最廣泛的時間和頻率元件

   晶振在5G應用趨勢—高頻化、小型化

  石英晶振是5G技術中最核心的電子零部件,作用是提供基準時鐘信號,以及接收傳輸信號。由于5G對使用網絡設備要求非常高,網絡設備所要處理的數據工作量大,而設備電路中需要通過晶振與其他元件的配合使用下達命令從而獲得脈沖信號源得以工作,這就意味著5G對晶振穩定性、可靠性有很高的要求。為了滿足5G的要求,智能產品要配置高端快速的5G產品就必須搭配高精度的小型貼片晶振,基于目前市場行情的需求,晶振將朝著高頻化、小型化的方向發展。

晶振封裝尺寸趨勢

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晶振與晶體相比,最為突出的一點就是只要上電,就直接輸出時鐘信號。時鐘信號的電平也多種多樣,支持的電平主要包括:TTL、CMOS、HCMOS、LVCOMS、LVPECL、LVDS等。在選型中,應根據所需時鐘電平的種類選擇相應的晶振。
RTC只能對跑快進行校準,不能對跑慢進行校準。如果手表晶振的標稱頻率是32768Hz,設其可能的誤差范圍是±2Hz,則實際頻率會在32766Hz-32770Hz之間。如果RTC的內部分頻系數設定為32768,則32768Hz是不需要校準的頻率,32768Hz-32770Hz是可以校準的頻率(最大校準能力大概是32772Hz)。
總的來說,影響晶振價格的因素除了已上7個之外,品牌也是影響的因素之一,不同的品牌價格也不一樣,但是帶有品牌的絲印質量可控,售后服務也相對較好,因為不同的廠家,每一個批次的晶振都可以根據絲印追問題的源頭,也會很快做出解決對策。所以,在選購晶振的時候,價格優勢重要,但是品牌質保更重要,不是嗎?
石英晶振的頻率越高,需要的石英晶片越薄。40MHZ的石英晶體所需的晶片厚度是41.75mm,這樣的厚度還算可以做到。但100MHZ的石英晶體,所需的晶片厚度則是16.7mm。即使厚度可做到,但損耗非常高,而且成品的晶片非常的薄脆,輕微的磕碰都有可能會碎裂。
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