晶振之所以会被誉为人类的"心脏",也意味着这个此款电子元件在电子产品中是不能缺少的,如人类没有了心脏就无法生存一样.没有石英晶振的存在就没有现代这些电子产品,智能产品,数码电子的存在,晶振主要的作用是是为系统提供基本的时钟信号,通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步.有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振,而通过电子调整频率的方法保持同步.
晶体可以是天然的,也可以由人工培养.晶态物质在适当条件下,能自发地发展成为一个凸多面体形的单晶体.围成这样一个多面体的面称为晶面;晶面的交线称为晶棱;晶棱的会集点称为顶点.发育良好的单晶体,外形上最显著的特征是晶面有规则的配置,属于同一品种的晶振,两个对应晶面(或晶棱)间的夹角恒定不变.
图1.1.1给出了理想石英晶体的外形.石英晶体的晶面共30个,分为五组,六个m面(柱面),六个R面(大棱面),六个r面(小棱面)六个s面(三方双锥面),六个x面(三方偏方面),相邻m面的夹角为60°相邻m面和R面的夹角与相邻m面和r面的夹角都等于38°13,相邻s面与x面的夹角等于25°57.由于外界条件能使某一个或某一组晶面相对地变小或完全隐没,所以实际见到的石英晶体很少如图1.1.1所示,就是人造石英晶体谐振器的外形也只是接近理想情况.
(a)右旋石英晶体(b)左旋石英晶体
图1.1.1石英晶体的理想外形
晶体内部结构的规律性,造成了它在外形上的对称性.例如:晶体可以有对称轴,对称中心,对称面等对称元素.贴片晶振存在一个三次对称轴(或三次轴即晶体绕该轴旋360°3后能够复原)和三个互成120°的二次轴,如图1.1.2中的a,b,d轴
图1.1.2石英晶体的对称轴和直角坐标系
在结晶学中,晶体的内部结构可以概括为是由一些"点子"在空间有规则地作周期的无限分布:"点子"代表原子,离子,分子或其集团的重心.这些"点子"的总体称为点阵,构成石英晶体的是二氧化硅分子,而二氧化硅分子的重心又正好与硅离子重合,因此硅离子的点阵就可以反映出石英晶体的内部结构.石英晶体的各层硅离子若按右手螺旋规则分布,则称为右旋石英晶体;若按左手螺旋规则分布,称为左旋石英晶体.从外形上看,右旋石英晶体的s面在R面的右下方或m面的左上方,左旋石英晶体的s面在R面的左下方或m面的右上方(见图1.1.1),它们互为镜象对称.
晶体物理性质的各向异性和晶体外形的对称性有关,因此讨论石英晶振的物理性质时,采用为图1.1.2所示的直角坐标系较为方便.选c轴为z轴,a(或b,d)轴为x轴,与x轴,z轴垂直的轴为y轴.其指向按1949年IRE标准规定对左,右旋石英晶体均采用右手直角坐标系.
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