精密晶體及其振蕩器的物理基礎

  精密晶體及其振蕩器在時頻測控方面是應用數(shù)量最多的頻率源，其中的恒溫晶體振蕩器ocxo和溫度補償晶體振蕩器TCXO是具有較高附加值的頻率控制器件，已被普遍應用于***院所、空管***、測量、電力、通訊等各個領域，作為關鍵器件而具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＭ瑫r，不同的晶體振蕩器也是影響面很廣泛的信息產(chǎn)業(yè)的墓礎和很重要的器件。它們被大量用作多種設備的標準或時鐘。我國的晶體生產(chǎn)廠家眾多，但是從事精密晶體研究和生產(chǎn)的部門不多.主要集中于一些部屬的***。近年來由于通信業(yè)和***方面的發(fā)展及需求，我國精密晶體及其振蕩器需求量有了明顯的增長。由于國內(nèi)精密晶體的生產(chǎn)工藝、設備和技術落后而很難適應，因此不但嚴重影響了我國ocxo和TCXO的生產(chǎn)，并造成了我國目前的精密晶體振蕩器市場主要被美國、歐洲、日本和韓國的企業(yè)占領的局面。

  我們在晶體和振蕩器基礎知識的背景下，將重點介紹一下國外的金屬殼冷壓焊精密晶體、國外在OCXO設計和生產(chǎn)中可以借鑒的技術、一些國家在TCXO的生產(chǎn)方面的技術發(fā)展趨勢等。石英晶體是一種各向異性的二氧化硅結晶體,兩端呈角錐形，中間是一個六面體，如圖所示。

 其中，Z軸為過兩頂端軸線，又稱為光軸;X和Y處于與Z軸垂直的晶體六邊形橫截面上，X軸為六邊形的對角連線(或其平行線)，又稱電軸;Y軸則與六邊形的對邊互為垂直線，又稱機械軸。石英晶體具有正、逆壓電效應，即沿某一些機械軸(Y)或者電軸(X)對其施加壓力時，則在與它們垂直的兩個表面上產(chǎn)生異號電荷.其值與機械壓力產(chǎn)生的形變位移成正比;反之，若在晶體兩面之間加一電場，則根據(jù)電場方向的不同，晶體將沿電軸(X)或者機械軸(Y)延伸或壓縮。其延伸或壓縮量與電場強度成正比。上述正、逆壓電效應就是石英晶體可以用作諧振器的物理基礎。