石英晶体介绍(陈雅凤)

石英晶體介紹 Quartz Crystal Introduction
Presented by: 津綻石英科技股份有限公司 Jenjaan Quartek Corporation.
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課程大綱
1. 水晶的介紹 2.人工水晶培養介紹 3.石英晶體的優點 4.石英晶體的製造流程介紹 5.石英晶體的基本特性及應用 6.Crystal Q&A 7.結束
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水晶的介紹
天然水晶 大自然的礦產,依結晶過程中之環境變化而有不同之硬度及色澤. 人工水晶 SIO2 為主要原料,以人工方式控制在高溫高壓之環境下進行結晶,前目 前為自然界中最容易取得能穩定產生頻率振盪之材料.
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石英晶體的優點
1. 穩定性佳,變化小 2. 頻率精確度高 3. 所需驅動功率小 4. 固定式(非可調式) (與一般 RC ,RLC ,LC 發振線路比較)
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石英晶體基本振盪原理
石英晶片本身為一壓電材料（Piezoelectric Material），利用外電壓加於晶片的兩側產生電 場，由於壓電材料本身機械與電性耦合（Coupling）作用，使晶體本身產機械變形，由晶 體的切割面受到機械應力的作用，晶體的兩相對面又會產生一電位差，這種特性稱為壓 電（Piezoelectric）效應。當我們加一交流電壓於晶體上，即可產生循環不已之晶片振
盪。
振動的頻率會依晶體的不同而異，石英晶體切割片愈薄，切割技術愈困難，但諧振頻率 愈高。
正面
反面
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• Piezoelectric effect Piezoelectric adverse effect
P iezo electric effect
P iezo electric adv erse effect Pr essu re T ran sform atio n
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Vibration mode of crystal
• Crystal has some kind of resonance point.
– Fundamental , 3rd-overtone , 5th-overtone...
• Main vibration modes of AT cut crystal are fundamental and 3rd-overtone.
Fu ndam en tal m od e
3rd ov ertone m ode
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Crystal unit &crystal oscillator
• Crystal unit
– A device which consist of a crystal element & electrodes mounted into enclosure
• Crystal oscillator
– Oscillator unit of using excellent frequency stability IC
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QUARTZ CRYSTAL
• 水晶: 化學成份SiO2 • 硬度：為7 • 密度：2.65 g/cm3 • 穩定性能好,可耐 ,硫酸, 硝酸,鹽酸
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人工水晶培養介紹
長晶是利用一個如壓力鍋一般的鍋爐(一般 稱長晶爐),提供一個高溫(370~430°C)高壓 (1000〜1500 Kg/cm2 )的環境進行晶棒培 養,所需時間則依需求的晶種大小尺寸決定, 以一般較符合經濟效益尺寸的晶棒約需耗 費60~90天的成長時間.其中晶棒成長時問 又和成長過程中的溫度及壓力有著密切的 關係
水熱溫差法 在高溫與高壓下的碱溶液中來進行. 利用上下溫度差產生溶液的對流,將下部的原料運 至上層晶種的表面.依著單一原子層的種的原子配 列附著來育成. .
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人工水晶長晶爐
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AT&BT晶體切割角度示意圖及溫度特性曲線
AT Cut +35 15分
BT Cut -49
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AT-Cut Crystl Frequence & Thickness F(KHz)=1670/T(mm)
Frequence ( 頻 率 ) Thickness (晶片厚度 )
1.8432 MHz 0.906mm
25.000MHz 0.0668 mm
35.328 MHz 0.0472 mm
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