20世紀(jì)20年代初,國(guó)外第一臺(tái)石英晶體振蕩器問世。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,國(guó)內(nèi)外晶體振蕩器性能越來(lái)越優(yōu)異,應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。其中在傳感器技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用就是一個(gè)典型的例子。在水平姿態(tài)傳感器領(lǐng)域中,雖然有電阻應(yīng)變式、半導(dǎo)體壓阻式、電容式、電磁式、光纖式、振弦式、硅諧振式以及石英諧振式等各種形式。但是數(shù)字式壓電石英水平傳感器以其精度高、響應(yīng)快、數(shù)字輸出、線性度高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng),以及無(wú)活動(dòng)部件和反饋回路等特點(diǎn)而成為現(xiàn)代傳感器發(fā)展中的重點(diǎn)。
石英晶體諧振器的開發(fā)和利用,拓寬了電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。高精尖電子設(shè)備中的振蕩器,幾乎都采用石英晶體振蕩器。石英晶體是硅石的一種。天然和人工制造的石英晶體都是六角椎體,具有各向異性的物理特性。按其自然形狀有三個(gè)對(duì)稱軸,電軸X,機(jī)械軸Y,光軸Z。石英晶體諧振器中的各種晶片,就是按與各軸不同角度,切割成正方形、長(zhǎng)方形、圓形、或棒形薄片。不同切片的晶片振動(dòng)形式不同,性能不同。為了把晶體切片接入電路,必須將晶片裝置在支架上,并引出接線,然后封裝在真空玻璃外殼或金屬外殼內(nèi)。
當(dāng)在某一切型晶片兩面沿某一方向施加機(jī)械壓力。受力的兩面上就產(chǎn)生等量異號(hào)電荷，其值與機(jī)械壓力所產(chǎn)生的形變成正比，若機(jī)械力是張力，則兩表面產(chǎn)生的電荷符號(hào)與壓力時(shí)相反，這種效應(yīng)稱為正壓電效應(yīng)；在晶片兩面加上電壓后，便產(chǎn)生機(jī)械形變，晶片將伸縮、彎曲、切變、扭轉(zhuǎn)等，這種效應(yīng)稱反壓電效應(yīng)。
泛音晶體一塊一定尺寸和形狀的晶片，既可以在基頻上諧振，也可以在更高的基頻奇次諧頻上產(chǎn)生諧頻諧振。通常把利用石英晶片的基頻諧振的諧振器，稱為基頻諧振器；利用石英晶片的諧頻諧振的諧振器，稱為泛音諧振器。用于高頻的石英晶振，一般采用厚度切變的振動(dòng)型式，其諧振頻率與厚度成反比，頻率越高，厚度越薄，機(jī)械強(qiáng)度越差。利用石英晶體的泛音型工作，就是用其基頻的奇次諧頻電壓激勵(lì)，產(chǎn)生壓電諧振現(xiàn)象。采用泛音晶體，可不減小晶片厚度，而得到頻率很高且穩(wěn)定的諧振頻率。目前已有數(shù)十次泛音晶體，振蕩頻率高達(dá)數(shù)百兆赫。理論上，同一晶體在基頻和奇次諧頻上都可激勵(lì)，但在實(shí)際制作中，專門根據(jù)用途制作基頻或泛音石英晶體。它們的等效電路相同，而參數(shù)不同。在串聯(lián)、并聯(lián)型電路上都可工作。但振蕩頻率較高時(shí),常用串聯(lián)振蕩型電路。
                                                                                                                                     作者：兆現(xiàn)電子