精密晶體及其振蕩器的物理基礎(chǔ)

  精密晶體及其振蕩器在時(shí)頻測(cè)控方面是應(yīng)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(bǔ)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(yīng)用于***院所、空管***、測(cè)量、電力、通訊等各個(gè)領(lǐng)域，作為關(guān)鍵器件而具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＭ瑫r(shí)，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(chǔ)和很重要的器件。它們被大量用作多種設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)或時(shí)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(shè)備和技術(shù)落后而很難適應(yīng)，因此不但嚴(yán)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(chǎng)主要被美國、歐洲、日本和韓國的企業(yè)占領(lǐng)的局面。

  我們?cè)诰w和振蕩器基礎(chǔ)知識(shí)的背景下，將重點(diǎn)介紹一下國外的金屬殼冷壓焊精密晶體、國外在OCXO設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中可以借鑒的技術(shù)、一些國家在TCXO的生產(chǎn)方面的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)等。石英晶體是一種各向異性的二氧化硅結(jié)晶體,兩端呈角錐形，中間是一個(gè)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(duì)角連線(或其平行線)，又稱電軸;Y軸則與六邊形的對(duì)邊互為垂直線，又稱機(jī)械軸。石英晶體具有正、逆壓電效應(yīng)，即沿某一些機(jī)械軸(Y)或者電軸(X)對(duì)其施加壓力時(shí)，則在與它們垂直的兩個(gè)表面上產(chǎn)生異號(hào)電荷.其值與機(jī)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(chǎng)，則根據(jù)電場(chǎng)方向的不同，晶體將沿電軸(X)或者機(jī)械軸(Y)延伸或壓縮。其延伸或壓縮量與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比。上述正、逆壓電效應(yīng)就是石英晶體可以用作諧振器的物理基礎(chǔ)。