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技術術語

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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
(Fig.1) Typical Structure of HC-49U and SMD Quartz Crystal (Fig.2) Cutting Orientation of Quartz Crystal
(Fig.3) HC-49U Crystal (Fig.4) SMD-Crystal
(2.) 石英晶體的等效摸型
(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。
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
(4.) AT-切和音义式石英晶體的特性
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
(5.) 泛音和基频晶体
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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