石英晶体介绍

石英晶体基础石英，学名二氧化硅。

是自然界分布最广的物质之一。

它有五种变体（β石英、α石英、α磷石英、方石英、溶炼石英），其中α石英和β石英具有压电效应，当施加压力在晶片表面时, 它就会产生电气电位, 相对的当一电位加在芯片表面时, 它就会产生变形或振动现象, 掌握这种振动现象, 控制其发生频率的快慢, 以及精确程度, 就是水晶振荡器的设计与应用。

石英是由硅原子和氧原子组合而成的二氧化硅（Silicon Dioxide, SiO2）, 以32点群的六方晶系形成的单结晶结构﹝图一﹞.单结晶的石英晶体结构具有压电效应特性, 当施加压力在晶体某些方向时, 垂直施力的方向就会产生电气电位. 相对的当以一个电场施加在石英晶体某些轴向时, 在另一些方向就会产生变形或振动现象. 掌握单结晶石英材料的这种压电效应, 利用其发生共振频率的特性, 发挥其精确程度作为各类型频率信号的参考基准, 就是水晶震荡器的设计与应用. 因为石英晶体具有很高的材料Q值,所以绝大部份的频率控制组件,如共振子及振荡器,都以石英材料为基础. 以石英为基础的频率控制组件可以依其压电振动的属性, 可以分为体波(bulk wave)振动组件及表面声波(surface acoustic wave)振动组件. 体波振动组件如石英晶体共振子, 石英晶体滤波器及石英晶体振荡器, 表面波振动组件如表面波滤波器及表面波共振子. 当石英晶体以特定的切割方式, 以机械加工方式予以表面研磨, 完成特定的外型尺寸就是通称的石英芯片(quartz wafer 或quartz blank ). 将这个石英芯片放置在真空还境中, 于表面镀上电极后,再以导电材料固定在金属或是陶瓷基座上, 并加以封装, 就成为一般所谓的石英晶体共振子( quartz crystal resonator ). 利用石英共振子在共振时的低阻抗特性及波的重迭特性, 用邻近的双电极, 可以做出石英晶体滤波器. 将石英振荡子加上不同的电子振荡线路, 可以做成不同特性的石英振荡器. 例如: 石英频率振荡器(CXO), 电压控制石英晶体振荡器(Voltage Controlled Crystal Oscillator, VCXO), 温度补偿石英晶体振荡器(Temperature Compensated Crystal Oscillator, TCXO), 恒温槽控制石英晶体振荡器(Oven Controlled Crystal Oscillator, OCXO)…等. 相对于体波谐振的是表面声波的谐振. 将石英晶体表面镀以叉状电极(inter-digital-transducer, IDT)方式所产生的表面振荡波, 可以制造出短波长(高频率)谐振的表面声波共振子(SAW Resonator)或表面声波滤波器(SAW Filter).石英晶体的化学性质极为稳定，常温下不溶于盐酸、硝酸、硫酸等水和酸，只溶于氢氟酸。

石英晶体形状
石英晶体是一种常见的矿物，其晶体形状多种多样，下面将介绍几种常见的石英晶体形状。

1. 六方柱状晶体
六方柱状晶体是石英晶体中最常见的形状之一。

它的外形像一个六边形的柱子，顶部和底部都是六边形。

这种晶体形状在自然界中很常见，可以在石英矿物中轻易地找到。

2. 六方板状晶体
六方板状晶体是另一种常见的石英晶体形状。

它的外形像一个六边形的薄片，厚度很薄，通常只有几毫米。

这种晶体形状在石英矿物中也很常见。

3. 立方体状晶体
立方体状晶体是石英晶体中比较少见的形状之一。

它的外形像一个正方体，六个面都是正方形。

这种晶体形状在自然界中比较罕见，通常只在一些特殊的石英矿物中出现。

4. 棱柱状晶体
棱柱状晶体是石英晶体中比较特殊的形状之一。

它的外形像一个长
方形的柱子，四个面都是长方形。

这种晶体形状在自然界中比较罕见，通常只在一些特殊的石英矿物中出现。

5. 针状晶体
针状晶体是石英晶体中比较特殊的形状之一。

它的外形像一根细长的针，长度可以从几毫米到几厘米不等。

这种晶体形状在自然界中比较罕见，通常只在一些特殊的石英矿物中出现。

石英晶体形状多种多样，每一种形状都有其独特的特点和用途。

石英晶体在工业、科研和生活中都有广泛的应用，因此对其形状的研究和了解具有重要的意义。

石英结晶温度石英结晶温度是指石英晶体在一定条件下开始晶化的温度。

石英是一种常见的硅酸盐矿物，化学组成为SiO2。

石英的晶体结构稳定，具有高熔点和高硬度等特点，因此被广泛应用于玻璃、陶瓷、电子器件等领域。

石英结晶温度与石英晶体的形成过程密切相关。

在地壳深部，高温高压的条件下，石英可以形成大型晶体。

而在地壳浅部，低温低压的条件下，石英往往以微晶形式存在。

石英结晶温度的确定需要考虑多种因素，包括压力、温度、成分和结晶速率等。

石英的晶体结构属于三斜晶系，晶胞参数为a=4.913Å，b=4.913Å，c=5.405Å，α=90°，β=90°，γ=120°。

晶胞中的SiO4四面体团簇通过共享氧原子形成石英晶体的三维网络结构。

这种结构稳定性使得石英具有较高的熔点。

石英的熔点约为1670摄氏度。

在高温条件下，石英晶体会逐渐熔化成为熔融状态的硅酸盐液体。

而在低温条件下，石英晶体则保持固态结构。

石英的熔点较高，使得它具有较好的耐高温性能，适用于高温环境下的应用。

石英结晶温度的测定方法有多种，常用的方法包括差热分析法、高温显微镜观察法和X射线衍射法等。

差热分析法通过测量样品在升温过程中的热容变化来确定石英结晶温度。

高温显微镜观察法则是在显微镜下观察样品在升温过程中的形态变化，从而确定石英结晶温度。

X射线衍射法则通过测量样品在不同温度下的X射线衍射图谱来确定石英结晶温度。

除了温度，石英结晶还受到压力和成分的影响。

在高压条件下，石英的结晶温度会升高。

石英晶体中的杂质元素也会影响石英的结晶温度。

一些金属离子的掺入可以降低石英的结晶温度，而一些杂质元素的掺入则会提高石英的结晶温度。

石英的结晶温度是指石英晶体开始晶化的温度。

石英的熔点较高，具有较好的耐高温性能。

石英结晶温度的测定需要考虑多种因素，包括温度、压力、成分和结晶速率等。

石英结晶温度的确定可以通过差热分析法、高温显微镜观察法和X射线衍射法等方法进行。

石英晶体的特点
石英晶体是一种极为常见的晶体，主要由二氧化硅(SiO2)构成，具有很多特点和应用价值。

石英晶体具有高硬度和高抗磨性。

在矿物学中，石英晶体是硬度最高的矿物之一，其硬度达到7级。

此外，石英晶体具有很好的耐磨性，可以在高温高压等恶劣环境下长期保持其物理性质。

石英晶体具有很好的光学性能。

石英晶体的折射率很高，因此在光学领域得到了广泛应用。

例如，石英晶体可以用来制造光学棱镜、光学窗口等光学元件，还可以用来制造光学仪器的镜片、透镜等。

石英晶体还具有很好的电学性能。

石英晶体在电场作用下会发生压电效应，即在机械应力作用下，会产生电荷分布，从而产生电场。

这种性质使得石英晶体在电子领域得到了广泛应用，例如制造石英晶体振荡器、滤波器等电子元件，还可以用于制造电子钟表、计算机等电子产品。

石英晶体还具有很好的化学稳定性。

石英晶体不易被化学物质腐蚀，可以在强酸、强碱等腐蚀性环境中长期稳定存在。

这种性质使得石英晶体可以用于制造化学仪器、实验室设备等。

石英晶体具有很多优良的特性和应用价值，其在光学、电子、化学等多个领域都拥有广泛的应用。

随着科技的不断进步，石英晶体的
应用领域还将不断扩展，展现出更大的价值和潜力。

石英晶体quartz crystal二氧化硅(SiO)的单晶体，又称水晶，有天然和人造的两种。

石英晶体是一种重要的电子材料。

沿一定方向切割的石英晶片，当受到机械应力作用时将产生与应力成正比的电场或电荷，这种现象称为正压电效应。

反之，当石英晶片受到电场作用时将产生与电场成正比的应变，这种现象称为逆压电效应。

正、逆两种效应合称为压电效应。

石英晶体不仅具有压电效应，而且还具有优良的机械特性、电学特性和温度特性。

用它设计制作的谐振器、振荡器和滤波器等，在稳频和选频方面都有突出的优点。

1880年法国P.居里发现石英晶体的压电效应。

直到第一次世界大战期间，石英晶体的压电效应才得到应用。

由于天然石英资源短缺，人们研究用人工方法进行培育。

1905年意大利学者用水热温差法制造出合成人造石英。

1960年美国西方电气公司建立了第一个人造石英工厂，人造石英进入工业化生产阶段。

现代用水热温差法培育的人造石英，质量已可与天然石英媲美，能满足电子技术的需要。

在大气压力下，石英的熔点为1750[618-1]。

在573[618-1]以下时称石英，属于三方晶系32点群；在573～870[618-1]之间时称石英,属六方晶系622点群。

石英和石英都具有压电效应，但现代广泛使用的是石英，它的密度为2.65克／厘米，莫氏硬度为7。

理想的石英晶体外形见图。

它有一个三次旋转对称轴,三个互成120°夹角的二次旋转对称轴,三次轴与二次轴垂直。

晶轴与三次轴平行，晶轴、和[kg1]则分别与三个二次轴平行。

[kg1]轴与轴重合，轴与轴重合。

根据石英晶体的旋光性质，石英还可分为右旋石英和左旋石英(图[石英晶体的理想外形图」)沿方向施加压力时，右旋石英的轴正向带正电，左旋石英的轴正向带负电。

石英晶体的轴为光轴，光线沿轴通过晶体时不产生双折射现象。

轴称为电轴,沿轴或轴施加压力时,在轴方向产生电效应。

轴称为机械轴，沿轴或轴施加压力时，在轴方向不产生电效应。

石英晶振频率石英晶振频率是指石英晶体在电场作用下产生的机械振动频率。

它是现代电子技术中广泛应用的一种基础元器件，被广泛应用于通信、计算机、仪器仪表等领域。

本文将从以下几个方面详细介绍石英晶振频率。

一、石英晶体的基本结构和性质石英晶体是由SiO2分子通过共价键连接而成的晶体，具有高硬度、高化学稳定性、高温稳定性等特点。

其结构为三角形六方晶系，具有对称性和周期性。

二、石英晶振频率的产生原理当外加电场作用于石英晶体上时，会使其分子发生机械振动，并且在某些特定条件下，这种振动呈现出固有频率。

这个固有频率就是所谓的石英晶振频率。

三、影响石英晶振频率的因素1. 晶体尺寸：尺寸越小，固有频率越高。

2. 晶体厚度：厚度越薄，固有频率越高。

3. 晶体形状：不同形状的晶体具有不同的固有频率。

4. 晶体纯度：晶体纯度越高，固有频率越稳定。

5. 温度：温度变化会改变晶体的物理结构，从而影响固有频率。

四、石英晶振频率的应用1. 通信领域：用于无线电通信、卫星通信等领域，作为时钟源、频率合成器等元器件。

2. 计算机领域：用于计算机内部时钟源、CPU时钟等元器件。

3. 仪器仪表领域：用于精密测量仪器、医疗设备等领域，作为稳定的时钟源和频率源。

五、石英晶振频率的发展趋势随着科技的发展和需求的不断增加，对于更高精度、更高稳定性的石英晶振频率的需求也越来越大。

目前已经出现了各种新型石英晶振器件，如MEMS型石英振荡器、表面声波滤波器等。

这些新型设备在小尺寸、低功耗、高可靠性等方面都具有优势，将会在未来的应用中得到更广泛的应用。

六、总结石英晶振频率是现代电子技术中不可或缺的基础元器件，其固有频率受到多种因素的影响。

随着科技的不断发展，对于更高精度、更高稳定性的石英晶振频率需求也越来越大。

未来随着新型石英晶振器件的出现，石英晶振频率在各个领域中将会得到更广泛的应用。

石英钟的工作原理
石英钟的工作原理是利用石英晶体的压电效应和共振原理来产生准确的振荡信号，以驱动时钟的运行。

具体原理如下：
1. 石英晶体：石英晶体是由二氧化硅（SiO2）组成的晶态材料，它有一个特殊的结构，能够产生压电效应。

2. 压电效应：石英晶体会在受到外界电场的作用下发生形变，而反过来，当石英晶体受到压力时，会产生电荷。

这种将机械变形转化为电能的现象就是压电效应。

3. 振荡电路：石英钟中有一个振荡电路，其核心部分是由石英晶体和电容组成的谐振电路。

当电场作用在石英晶体上时，石英晶体会由于压电效应产生微小的形变，导致谐振电路的频率发生变化。

4. 谐振频率：石英晶体有一个特定的谐振频率，在该频率下，电荷的积累和释放会达到最大值。

石英晶体的尺寸和形状决定了其谐振频率。

5. 振荡信号：石英钟中的振荡电路会持续工作，不断变化的频率会产生一个稳定的振荡信号。

这个振荡信号的频率非常准确且稳定，通常是以赫兹（Hz）为单位。

6. 分频器：为了得到可读的时间，石英钟中还需要一个分频器。

分频器会把振荡信号的频率分成秒、分、时等不同的单位来显示在时钟的指针或数字显示器上。

综上所述，石英钟通过利用石英晶体的压电效应和谐振原理来产生准确的振荡信号，并通过分频器将信号转化为可读的时间。

这个工作原理使得石英钟具有高精度、稳定性和长寿命的特点，因此被广泛应用于各种计时设备中。

石英晶体的主要成分嘿，朋友们！咱今天来聊聊石英晶体的主要成分呀。

石英晶体，这玩意儿可不简单呢！就好像是自然界的一个小魔术，藏着好多神奇的秘密。

石英晶体的主要成分是二氧化硅，这二氧化硅啊，就像是建筑大厦的基石一样重要。

你想想看，没有坚固的基石，那大厦能稳稳地立在那儿吗？肯定不行呀！二氧化硅就是石英晶体的那个关键基石。

咱生活中很多地方都有石英晶体的身影呢。

比如说那些漂亮的水晶饰品，那可都是石英晶体的功劳呀！它们在灯光下闪烁着迷人的光芒，是不是让你觉得特别神奇？这就好像是大自然给我们的一份特别礼物，让我们能欣赏到这么美丽的东西。

再说说电子设备吧，很多里面都有石英晶体呢。

它就像是一个小魔法师，在背后默默地发挥着作用，让我们的手机、电脑啥的能正常工作。

这二氧化硅可真是厉害呀，小小的它却有着大大的能量。

你们有没有见过石英矿石呀？那一块块的矿石里，就蕴含着大量的二氧化硅。

这就好像是一个宝藏，等待着人们去挖掘、去发现。

而且呀，这二氧化硅还特别稳定，不容易被破坏，就像是一个坚强的卫士，守护着石英晶体的秘密。

咱中国有好多地方都有丰富的石英资源呢，这可真是咱的一大财富呀！我们可以利用这些资源，做出更多更好的东西来。

就好像是我们有了一把好钥匙，能打开更多未知的大门。

你说这二氧化硅是不是很神奇？它不声不响地存在着，却对我们的生活有着这么重要的影响。

我们真应该好好感谢大自然，给了我们这么好的东西。

所以啊，朋友们，要好好珍惜石英晶体，珍惜这其中的二氧化硅。

它们可是大自然的恩赐呀！让我们一起感受这份神奇，一起探索更多关于石英晶体的奥秘吧！这就是我对石英晶体主要成分的看法，你们觉得呢？。