石英晶體的“老化”導(dǎo)致頻率隨時(shí)間的微小變化,并且在根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的總體規(guī)格設(shè)計(jì)其電路時(shí),客戶可能必須考慮石英晶振自身的這種影響.石英晶體老化有兩個(gè)主要原因,一個(gè)是由于傳質(zhì),另一個(gè)是由于應(yīng)力.
器件封裝內(nèi)的任何不需要的污染物都可以將材料轉(zhuǎn)移到晶體或從晶體轉(zhuǎn)移,從而引起石英坯料質(zhì)量的變化,這將改變器件的頻率.例如,用于安裝石英坯料的導(dǎo)電環(huán)氧樹脂可以產(chǎn)生“放氣”,其可以在密封的晶體封裝內(nèi)的惰性氣氛內(nèi)產(chǎn)生氧化材料,因此必須很好地控制該生產(chǎn)過程.理想情況下,制造方法盡可能干凈,以消除任何影響并產(chǎn)生良好的老化效果.
這可以在晶體的各種組件中發(fā)生,包括石英坯料的加工,環(huán)氧樹脂安裝粘合劑的固化,晶體安裝結(jié)構(gòu)和器件中使用的金屬電極材料的類型.由于不同的膨脹系數(shù),加熱和冷卻也會(huì)引起應(yīng)力.系統(tǒng)中的應(yīng)力通常隨著系統(tǒng)松弛而變化,這可能導(dǎo)致頻率變化.

在查看晶體老化測試結(jié)果的示例時(shí),可以看出頻率的變化在第一年通常最大,隨時(shí)間衰減.但必須注意的是,例如,如果設(shè)備的最大值為每年±5ppm;并不是說5年后的老化將是±5ppm×5yrs,即±25ppm.在實(shí)踐中,示例±5ppm老化裝置在操作的第一年中可能僅為±1ppm至±2ppm,然后在隨后的幾年中降低.通常使用一般的“指導(dǎo)”來實(shí)現(xiàn)10年內(nèi)最大±10ppm的晶體老化,但實(shí)際上它通常遠(yuǎn)低于此.不可能預(yù)測有源晶體振蕩器的精確老化,因?yàn)榧词故峭瑫r(shí)制造的部件和來自同一批石英的部件也會(huì)表現(xiàn)出略微不同的老化特性.

生產(chǎn)過程必須在部件之間保持一致,從石英坯料的制造,電極尺寸和放置,到用于安裝石英的環(huán)氧樹脂及其固化溫度曲線,都會(huì)對(duì)頻率產(chǎn)生輕微影響 .雖然來自一個(gè)批次的零件往往會(huì)遵循類似的結(jié)果,但設(shè)備可能會(huì)根據(jù)內(nèi)部原因呈負(fù)面或正面老化.通常,超過90％的制造部件的老化效應(yīng)是負(fù)的.
通常的工業(yè)實(shí)踐是使用加速老化過程來通過在高溫下浸泡裝置并以相關(guān)間隔測量頻率移動(dòng)來預(yù)測長期頻率移動(dòng).使用被動(dòng)測試（即無動(dòng)力）測試晶體是正常的.使用的一般規(guī)則是將晶體在+ 85°C下浸泡30天相當(dāng)于在正常室溫下老化1年.如果將該測試延長足夠的時(shí)間,則可以以圖形方式繪制記錄的數(shù)據(jù),以通過外推,預(yù)測未來的長期老化.
注意,石英的老化有效地改變了晶體的頻率容差,并且不會(huì)直接影響石英在整個(gè)溫度下的穩(wěn)定性,因?yàn)樵搮?shù)由所用石英的“切角”決定.如果使用具有電壓控制功能的石英振蕩器,如VCXO晶振,TCXO晶振或OCXO晶振,輸出頻率可以調(diào)整回其標(biāo)稱值.
使用晶體或振蕩器設(shè)計(jì)電路的工程師通常會(huì)知道他們的設(shè)備在特定時(shí)間段內(nèi)必須滿足的整體穩(wěn)定性數(shù)字.隨著裝置的公差和/或穩(wěn)定性降低,則老化變得越重要.例如,使用溫度穩(wěn)定性為±1ppm的TCXO需要將老化保持在相對(duì)較小的值.但是,如果設(shè)計(jì)的總頻率移動(dòng)容差為例如±200ppm并且使用額定值為±100ppm的設(shè)備,則可以有效地忽略少量老化.

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