什么是休眠晶体及休眠晶体的判断

A．什么是休眠晶体

休眠晶体是晶体行业中很知名的一种现象。晶体一开始不起振，除非给他一个机械或电性的激发，之后晶体可以正常地工作一段时间，然后在一段无法预测的时间之后（通常是没有给晶体加电后）他又休眠—不工作。再次休眠的时间不可预测，可以是几分钟到几个月。
这可以解释为什么有时用户发现不良，退回给制造厂，但不良分析报告认为是合格品。很有可能是休眠晶体在运输中被机械冲击/振动“唤醒”，或者在不良分析中用了相对较高的激励功率。（注：另外还有很多原因可导致送出去是不良品，退回时是良品的现象，休眠仅是其中之一）。
几十年前，线路工作的电压高，频率低，因此，晶体的激励功率较高（如1000uW或以上）. 只要电源打开，线路中的激励功率足以唤醒晶体 ,所以，在那时候休眠晶体不是严重的问题。然而，线路中的高激励功率仍然需要一些时间（毫秒到秒）唤醒休眠晶体。有些人称这个现象为“启动迟缓”　
如今的应用要求很苛刻。
应用线路中的低电压产生低激励功率。较高的工作频率，因此线路中更多的相位滞后会导致低的激励功率（低的负载电容）。现在的应用要求快速的启动，例如：ＶＧＡ显卡，带热插功能的ＵＳＢ设施，带热插功能的ＰＣ卡　，用电池的设施如ＰＤＡ，手机，无绳电话和传呼机，为节省电池，这些东西都要在几毫秒内启动或关闭。

　
B. 为什么晶体会休眠? 

休眠晶体的根本原因是各个生产环节中产生的污染。　
污染不光是指脏的灰粒，还有水，汽，油等的痕迹。因此，要在所有的生产环节中控制污染的产生，这项控制的成本较高，并且有时很难查处污染的来源。　
现在，休眠晶体在整个行业中仍是热门话题，有很多晶体生产厂在做研究工作。但是不是所有的晶体生产厂都知道如何去避免休眠晶体的产生，正因为这个原因，有些生产厂不谈这个话题。

　　
C. 休眠晶体可以根治吗? 

不幸的是不能根治，经过激励／唤醒后，休眠晶体还是会再次休眠　休眠状态是晶体的自然稳定状态，一旦外部的激励消失一段时间后，晶体会恢复到这种稳定状态。完全没有办法将一个休眠晶体治愈，使他成为不会休眠的晶体。有些晶体生产厂为了提高出产率，在生产中用高激励功率激励晶体，这样就意味着将休眠晶体交给了用户，但这些休眠的晶体慢慢地又会休眠。　　
正因为这个原因，要真确地清楚线路的工作激励功率，这样，好的晶体生产厂就不会用不恰当的方式去测试晶体。比如说，如果线路中的能供给晶体的激励功率为50uW，但规格却定为1 mw (复印了旧的规格书), 这相当于在要求晶体生产厂在生产和最终的检验中用高功率将晶体唤醒。
值得提醒的是1mw 在现在看来是非常高的激励功率了，因为应用线路中的激励功率比原先的小很多，晶体的尺寸也比旧的型号小很多。如果无法说明线路中的激励功率，将PCBA送到晶体生产厂进行测量。

D. 怎样发现休眠晶体? 

要发现休眠晶体最困难的是：一旦被唤醒，就和好的晶体没有区别，但要多少时间才可以等到晶体的再次休眠就不一定了(可能是几秒种，几分种，几天或几周)。
所以只能通过测晶体DLD (Drive Level Dependency)的方式间接地发现休眠晶体。
晶体的DLD问题的原因和休眠晶体的原因是一样的，只是严重的程度要小一些。

E. DLD 特性

晶体的DLD特性是指在不同的激励功率测量时，ESR或/和频率的变化。测量的低功率和高功率往往有几十种。
理想晶体的DLD特性应表现如下：
在一个最高到设计功率的很宽广的激励功率范围中(几十点激励功率) ESR和频率几乎没有变化。但是，休眠晶体一旦被唤醒，也会有这种表现。
不理想的晶体的DLD 特性表现如下：
在设计最大激励功率以下的功率范围内，ESR和频率有明显的变化(ESR 有几倍的变化，频率有几十ppm的变化) 而产生这些变化的原因是各个制程中产生的污染。
注意要点：
在测试这项DLD特性时，最大激励功率要定在足使晶体被激励（唤醒）的程度，因此经过一次测试后，同一个晶体的DLD特性会有所变化（通常是变的好一些）。同样，如果最大激励功率足够大，晶体会被完全地唤醒，有时表现得和理想的晶体一样（象上述的理想晶体的DLD曲线）。因此，这项测试是不可重复的。
如果晶体的DLD特性不随时间，外部激励的变化而变化，那这个晶体不是休眠晶体（是DLD不良的产品但不是休眠晶体）。根据不同的应用线路中的激励功率，这个DLD不良的晶体可能是好的产品，也可能是不好的产品。如果应用线路可以用它的激励使这个晶体工作，那就是好的晶体，相反，如果应用线路中的激励功率无法使有这个ESR值的晶体工作，那也是应用线路的设计激励功率时的ESR不良的。

F. 有DLD的晶体的时间特性

晶体的DLD特性会随时间和外部激励的变化而变化。在没有外部激励（如，不工作）的情况下，晶体会慢慢地回到它的自然状态：休眠。当有一个“大”的外部激励时，晶体被“唤醒”，当有一个不是足够“大”的外部激励时，晶体处于“半醒的”状态.，由于这种复杂的时间/外部激励的关系，DLD测量是不可重复的。有时，它也会影响其他测量的重复性。
注：上面的术语“稳定状态”和“不稳定状态”描述的是晶体的自然属性，处于不稳定状态的晶体总是有走向稳定状态的倾向。这个术语和一般测量设备中打印出来的报告中说晶体不稳定是不同的。

F.1.Gamma ratio for DLD 

在做随机抽样检查时，人们无法知道将会抽到的晶体的状况：休眠的，清醒的或半醒的？
有些晶体工程师设计了一种测试方法，测试ESR的变化率而不是ESR的变化值，希望借此解决问题：
这样的测试方法是比较第一和第二次，第一和第三次测量的ESR变化，频率的变化率。有些工程师进一步将测量点成倍增加，比较在最大和最小激励功率的ESR和频率的变化。这些方法还在评估中，尚无定论。

 

G. 休眠的判定–休眠和DLD的关系

一般商用级的晶体的ESR不可避免地会随激励功率的变化而变化。有些可能变化很小，只有1 Ohm, 而有些可以达到几百，或甚至几千，或ESR太高以至于专业的测量设备无法测量，显示为“不稳定晶体”。但是DLD不良的晶体一定会休眠吗？或休眠的晶体表现在DLD上有多差？或….？不幸的是在晶体行业里没有给休眠晶体定一个清楚正式的定义。

H. 晶体测量

出于上面所讲的DLD不可重复的特性，在测量时要特别注意：
a: DLD 测量：为了进一步避免因测量设备而产生的错误，不要测量DLD-Dfl 或 DLD-Drl…等等。小于100MHz的晶体，测量DLD-dFr, 和DLD-dRr，大于100MHz的晶体，测量DLD-dFs, 和DLD-dRs。
b. 校验测量结果(包括其他测量参数). 在重新测量晶体一校验测量结果时要记得休眠晶体有可能在第一次测量后已经被唤醒。要有好习惯，将晶体在再次测量前放置几天。
c. 不良分析：在进行不良分析时要记得“老化特性不好”的产品的参数也会随时间而变化，但这样的晶体不会被外部的激励唤醒。当然有些不好的晶体有两种不良：老化不好和DLD不良。
d. "Fs 稳定, FL 不稳定"的晶体：有些晶体在测量FL是显示 "不稳定", 但在测量Fs 或 Fr是显示稳定。这样的晶体很有可能是有DLD的问题。