石英晶体的结构/基本特性/等效电路

晶振是什么呢？对于外行人来讲，真的很难理解。接下来小编对晶振进行一个简单的解释。电子元件中有一种叫“压电石英晶体”的元件，这种晶体分为两种，“石英晶体谐振器” 和“石英晶体振荡器” 。简而言之， 这两种晶体都简称为“晶振” 。即“晶体” 就是“晶振” ， 也就有了“晶振” 这一名词的来源。

“石英晶体谐振器” 和“石英晶体振荡

1、石英晶体的结构

利用石英晶体（Quartz-Crystal）的压电效应制成的一种谐振器件。石英本质是矿物质硅石的一种，化学成分是Sio2，从一块晶体上按一定的方位角切割成的薄片称为晶片

形状是呈角锥形的六棱结晶体，具有各向异性的物理特性。按其自然形状有三个对称轴，电轴X，机械轴Y，光轴Z。

石英晶体及横断面

石英谐振器中的各种晶片，就是按照各轴不同角度，切割成正方形、 长方形、 圆形、 或棒型的薄片，如图

石英晶体切型

2、石英晶体的基本特性

（1） 石英晶体特有的正、 反两种压电效应

正压电效应：当沿晶体的电轴或机械轴施以张力或压力时， 就在垂直于电轴的两面上产生正、 负电荷， 呈现出电压。

负压电效应：当在垂直于电轴的两面上加交变电压时， 晶体将会沿电轴或机械轴产生弹性变形（ 伸张或压缩） ， 称为机械振动。

石英晶体压电效应

（2） 石英晶体具有谐振回路的特性

石英晶体存在着固有振动频率。

当晶体几何尺寸和结构一定时， 它本身有一固定的机械振动频率。当外加电信号频率在此自然频率附近时， 就会发生谐振现象。它既表现为晶片的机械共振， 又在电路上表现出电谐振。

这时有很大的电流流过晶体， 产生电能和机械能的转换。

（3） 具有较小的频率温度特性

石英晶体温度系数小和低噪声

石英晶体振荡器的频率稳定度可达到10 -5数量级以上， 具有很高的品质因数， 产生几十kHz几百MHz的振荡频率。

3、石英晶体的等效电路

当晶体不振动时， 可以看成是一个平板电容器Co， 称为静电电容。Co与晶片的几何尺寸和电极面积有关。

石英晶体的等效电路

Co——静态电容和支架引线等分布电容之和， 一般约2～5PF。

Cq ——动态电容， 表征晶体的弹性， 值很小， 在10﹣ pF以下。

Lq ——动态电感， 表征晶体的质量， 值较大， 在几十mH ～几百H。

rq ——动态电阻，机械摩擦和空气阻尼引起的损耗， 阻抗很小，几～几百欧。

Lq1、Cq1、rq3——晶体基频等效电路。

CLq3、Lq3、rq3——晶体三次泛音等效电路。
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