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，已被普遍應用于國防院所、空管航天、測量、電力、通訊等各個領域，作為關鍵器件而具有很大的發展潛力。同時，不同的晶體振蕩器也是影響面很廣泛的信息產業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。我國的晶體生產廠家眾多，但是從事精密晶體研究和生產的部門不多.主要集中于一些部屬的研究所。近年來由于通信業和軍工方面的發展及需求，我國精密晶體及其振蕩器需求量有了明顯的增長。由于國內精密晶體的生產工藝、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，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設計和生產中可以借鑒的技術、一些國家在TCXO的生產方面的技術發展趨勢等。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生異號電荷.其值與機械壓力產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。