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〈Quartz crystal unit 石英晶體諧振器 Xtal〉-【化工字典-討論區-www.coi.tw 】

作者 : 化工字典
性別 : 男
文章主題 : Quartz crystal unit 石英晶體諧振器 Xtal 人氣指數 : 1208
發表時間 :2014/12/1 上午 11:32:46   


Quartz crystal unit 石英晶體諧振器 Xtal

石英晶體諧振器(quartz crystal unit或quartz crystal resonator,常簡寫成Xtal),簡稱石英晶體或晶振,是利用石英晶體(又稱水晶)的壓電效應,用來產生高精度振盪頻率的一種電子元件,屬於被動元件。該元件主要由石英晶片、基座、外殼、銀膠、銀等成分組成。根據引線狀況可分為直插(有引線)與表面貼裝(無引線)兩種類型。

第一個由晶體控制的電子式振盪器,則是在1917年使用羅謝爾鹽所作成,並於1918年由貝爾電話實驗室的Alexander M. Nicholson取得專利。

晶體是指其中的原子、分子、或離子以規則、重複的模式朝各方向延伸的一種固體。

晶體與幾乎所有的彈性物質都具有自然共振頻率,透過適當的傳感器可加以利用。例如鋼鐵具有良好彈性、音速快,在石英晶體大量應用以前,鋼鐵被用作機械式濾波器。 共振頻率取決於晶體的尺寸、形狀、彈性、與物質內的音速。 高頻用的晶體通常是切成簡單的形狀,如方形片狀。 典型的低頻用晶體則常切成音叉形,例如手錶用的那種。 如不需要太高的精確度,則也可以使用陶瓷諧振器取代石英晶體諧振器。

運用石英晶體上的電極對一顆被適當切割並安置的石英晶體施以電場時,晶體會產生變形。這就是壓電效應。當外加電場移除時,石英晶體會恢復原狀並發出電場,因而在電極上產生電壓。這樣的特性造成石英晶體在電路中的行為,類似於某種電感器、電容器、與電阻器所組合成的RLC電路。組合中的電感電容諧振頻率則反映了石英晶體的實體共振頻率。

石英晶體的優點是在溫度變化時,影響震盪頻率的彈性係數與尺寸變化輕微,因而在頻率特性上表現穩定。共振的特性還取決於振動模式與石英的切割角度,目前常用的是AT切割,它的振盪是厚度剪切(thickness shear)振盪模式。需要在高精密度與穩定性的嚴格場合,石英晶體會放置於恆溫箱(Crystal oven)與吸振容器內,以防止外部溫度與震動的干擾。



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