石英晶體的軸與壓力
來源：http://www.ytxiaoping.cn 作者：金洛鑫電子 2019年04月01
其實從晶體的電路圖中可以看到，晶軸，力與壓力一直貫穿石英晶體諧振器的結構，因為它的原材料水晶和石英具有壓電效應，而石英的開關通過都是菱形的，所以它會有軸線。這些軸線與壓力會影響晶振的頻率和性能，接下來我們就分析下，石英晶體的晶軸與它的壓電與壓力。
壓電效應：
Piezo這個詞來自希臘語pizein。這意味著推或按。壓電是指通過機械壓力產生的電荷。某些晶體的機械變形在其表面上產生電荷。這種現象稱為直接壓電效應。相反，由電荷引起的晶體變形的出現稱為逆壓電效應。兩種效果都嚴格成比例。晶振的壓電性質的先決條件是存在極軸。在晶體學中，如果在圍繞該軸旋轉時，結晶單元不是全等的，則晶軸被稱為極性。這也稱為不對稱折疊平面。對于石英，x軸是極軸。圖2.4顯示了石英的簡化結構單元。小圓圈表示帶正電的Si離子，較大的圓圈表示帶負電的O離子。
SiO2晶格的結構：
如果晶體在X軸方向上受到壓力變形，則正離子和負離子相互移位。結果是在X軸方向上的電極化。結果是在晶振的相應表面上的電荷，在這種情況下在X表面上。在Y軸方向上不會發生極化，因為該軸表示對稱的折疊平面。然而，在圖2.5中的Y軸（F）方向上的壓縮或拉伸應力的情況下，也在X方向上產生極化。這個過程稱為橫向壓電效應。因此，Y軸也稱為機械軸。所描述的壓電效應是可逆的。也就是說，電場的在晶體的X軸的方向在Y-Achse.Man的方向的作用下變形，這也被稱為由它的晶體結構中的間接Piezoeffekt.Bedingt，我們在三個石英晶體具有完全等效的X軸的是相互之間的角度為120°。每個X軸各有一個Y軸（圖2.6）。
圖2.6石英的晶軸
壓電和機械參數的值取決于它們相對于晶軸的作用方向。因此，與方向相關的分量可以類似地索引，或者使用軸的名稱，或者在壓力分量的情況下通過計數1;2;3為方向X;Ÿ;Z.剪切分量（剪切應力）的計數按照指數4進行;5;6.表面由垂直于所討論表面的軸的名稱表示（圖2.7）。如果在同一方向或另一個方向上沒有其他力，我們可以寫出縱向直接壓電效應：
在力Fx（向X方向）的影響下，電荷QX出現在X表面上。比例因子是X方向d11的壓電模塊。利用電極Ce的容量，我們可以計算出位于電極上的電壓U：
Ce=電極電容，CL=測量組件的負載能力。力F產生的變形一般由胡克定律描述：
G=伸長率;F=機械張力;E=膨脹模量（彈性模量）;“=伸長率（=1/E）
圖2.7力的分度
在攻擊力方向上由正常張力1引起的伸長導致橫向于力的方向的縮短d。長度相對變化的比率是泊松數或橫向收縮：
對于各向異性體，彈性性質變得高度方向性，即。在變形中，應力張量的6個分量中的每一個都是變形張量的相關6個分量的線性函數，反之亦然。根據胡克的廣義定律，我們得到了36個比例常數，描述了壓力和應變之間的關系。隨著所討論石英晶體對稱性的增加，這個數字迅速減少，石英數量減少到6個。根據圖2.7，我們得到了組件：
彈性應力的壓縮分量F=XX;YY;ZZ。
彈性應力的剪切分量F=YZ;ZX;XY;=ZY;XZ;YX。
擴展的組成部分g=xx;YY;ZZ;YZ;ZX;XY。
膨脹系數的分量“=sij膨脹系數的分量E=cij
因此，胡克定律是通用的：x=-sX或X=-cx
對于石英，我們現在可以描述應力，變形極化和場強之間的關系：
變形作為電場強度的影響Ex：
極化：
收費：
2.6石英部分
為了獲得某些特性，通常是諧振頻率的最小溫度響應，同時所需波形對壓電效應具有良好的電激勵性，最佳角度（切割角度）導致振動體（諧振器）從進口晶振中切出，如圖2.8所示。切割的名稱來自切割角度的字母列表，這導致室溫下的最小溫度系數。字母T代表溫度補償。另一個規則表示沿著結晶軸的切口，正常或近似垂直于振動器的主表面。還有特殊的削減，z。B.與其他振動模式（AC部分）的低耦合或機械應力的頻率變化特別低（SC部分=應力補償）。
圖2.8.石英部分
在大自然中石英雖然不像石油那么稀缺和珍貴，因為可以通過人工培植利用，而且效果甚至比天然的石英更好，晶體的結構和材料也比較簡單，但是想要完美的應用石英，仍然還有待研究。石英水晶振子的重要材料就是石英，國內外的晶振廠家可以說已經非常熟練掌握晶體制造技術了，未來也會給廣大用戶帶來，性能更好，成本更低的石英水晶組件產品。
壓電效應：
Piezo這個詞來自希臘語pizein。這意味著推或按。壓電是指通過機械壓力產生的電荷。某些晶體的機械變形在其表面上產生電荷。這種現象稱為直接壓電效應。相反，由電荷引起的晶體變形的出現稱為逆壓電效應。兩種效果都嚴格成比例。晶振的壓電性質的先決條件是存在極軸。在晶體學中，如果在圍繞該軸旋轉時，結晶單元不是全等的，則晶軸被稱為極性。這也稱為不對稱折疊平面。對于石英，x軸是極軸。圖2.4顯示了石英的簡化結構單元。小圓圈表示帶正電的Si離子，較大的圓圈表示帶負電的O離子。
如果晶體在X軸方向上受到壓力變形，則正離子和負離子相互移位。結果是在X軸方向上的電極化。結果是在晶振的相應表面上的電荷，在這種情況下在X表面上。在Y軸方向上不會發生極化，因為該軸表示對稱的折疊平面。然而，在圖2.5中的Y軸（F）方向上的壓縮或拉伸應力的情況下，也在X方向上產生極化。這個過程稱為橫向壓電效應。因此，Y軸也稱為機械軸。所描述的壓電效應是可逆的。也就是說，電場的在晶體的X軸的方向在Y-Achse.Man的方向的作用下變形，這也被稱為由它的晶體結構中的間接Piezoeffekt.Bedingt，我們在三個石英晶體具有完全等效的X軸的是相互之間的角度為120°。每個X軸各有一個Y軸（圖2.6）。
圖2.6石英的晶軸
圖2.7力的分度
彈性應力的壓縮分量F=XX;YY;ZZ。
彈性應力的剪切分量F=YZ;ZX;XY;=ZY;XZ;YX。
擴展的組成部分g=xx;YY;ZZ;YZ;ZX;XY。
膨脹系數的分量“=sij膨脹系數的分量E=cij
因此，胡克定律是通用的：x=-sX或X=-cx
對于石英，我們現在可以描述應力，變形極化和場強之間的關系：
變形作為電場強度的影響Ex：
極化：
收費：
2.6石英部分
為了獲得某些特性，通常是諧振頻率的最小溫度響應，同時所需波形對壓電效應具有良好的電激勵性，最佳角度（切割角度）導致振動體（諧振器）從進口晶振中切出，如圖2.8所示。切割的名稱來自切割角度的字母列表，這導致室溫下的最小溫度系數。字母T代表溫度補償。另一個規則表示沿著結晶軸的切口，正常或近似垂直于振動器的主表面。還有特殊的削減，z。B.與其他振動模式（AC部分）的低耦合或機械應力的頻率變化特別低（SC部分=應力補償）。
圖2.8.石英部分
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