原创基础理论第006篇压电晶体切割方式与频率特性简介

 2024-9-30 22:38  175 2 2 分类: 模拟文集: 1 基础理论

一些晶体存在压电效应（piezoelectric effect）。对晶体施加机械压力时，晶体结构的不同平面上会出现电荷。反过来，对晶体结构的不同平面施加静电场（电荷），晶体结构会发生形变。如果周期性地施加电场，那么晶体就会以固定的频率振动。利用这个特点制作的晶体谐振器，在各类电子产品中被广泛采用。

对于二氧化硅晶体，实践中已经形成了不同的切割方式。在附录资料中找到一副图，可以直观地说明不同方法的差别。例如，AT-cut是以晶体Z轴为0度，在YZ平面上第2象限切入的，偏离角度35度15分。其他还有CT/DT/GT/NT等切法。

晶体的切法不同，频率-温度特性是不一样的。频率偏差可以写作温度的3次多项式。

上图显示，AT-cut时，如果角度有5分的偏差，得到的频率-温度稳定度有什么样的区别，其中红色是标准的AT-cut晶体，绿色是比AT-cut多5分，蓝色是少5分。首先，把三种切法在室温25摄氏度时的频率偏差都标定为0，然后可以看到，标准AT-cut晶体，可以在-5~65摄氏度的范围保持5ppm以内的频偏。而绿色曲线显示在-40~85摄氏度的范围内，频偏都不会超过 -15ppm和10ppm。对于蓝色曲线则意味着有较高的线性度，方便做补偿。

AT-cut晶体适用于几MHz以上的频段，驱动功率要求不大，所以适合用于各类低功耗产品中，得到广泛应用。如果需要开发温度补偿型的产品，那么蓝色曲线是比较好的选择。

Ref

ABRACON Corporation. Tuning Fork Crystals and Oscillator.

作者：电子知识打边炉，来源：面包板社区

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