芭乐app网页

服務熱線:
400-8866-445
樣品申請
SAMPLE APPLICATION
芭乐app视频下载官网ioses科技為客戶提供晶振頻率解決方案,通用物料可快速出樣,供廣大工程研發測試。
帶 * 號為必填項
在線留言
QQ客服

石英晶體切割(一):石英晶體切割常用的幾種切割工藝

作者:芭乐app卐晶振
日期:2021年01月18日 16:36
瀏覽量:1264

  所謂晶體切型,就是對晶體坐標軸某種取向的切割。石英晶片的切型有很多種,不同的切型其物理性質不同,切麵的方向與主軸的夾角對其性能有重要影響,比如:頻率穩定性,活性水平,Q值,溫度係數等。
 

  石英晶振,貼片晶振,晶體振蕩器,有源晶振

  水晶振動子的各種切斷角度

 

  在為射頻電路設計或其他應用定義特定晶體的規格時,通常需要定義切割的石英晶體。出現包括AT-cut,CT-cut和SC-cut在內的術語,選擇正確的切割可能會對性能產生重大影響。

  水晶切割基本知識

  石英晶體結構複雜,但所有晶體都相同。相對於空白晶體的x,y和z軸,有無數種切割方法。

 

  晶體振蕩器,無源晶振,貼片晶振,晶振廠家

  天然石英晶體


 

  石英晶體像其他壓電材料一樣是各向異性的。這意味著它的許多特性(包括機械,電和光學特性)都取決於主軸。

  因此,將石英坯料從主軸晶體切割的方式的角度限定了最終石英晶體諧振器的許多特性。主模式的彎曲模式,溫度係數,老化特性,頻率穩定性,Q值等。

  所謂的各種“切割”具有不同的名稱,其中一些在某些應用程序中很流行,另一些在其他應用程序中則廣泛使用。隨著幾年來新措施的出台,一些削減措施也被淘汰了。

 

  晶體振蕩器,有源晶振,石英晶振廠家

  石英晶體的結構顯示出不同的軸和麵

  一些基本切割包括沿軸的切割。然後根據切口垂直的平麵標記切口。

  這些削減如今已很少使用,因為發現其他削減可為現代應用程序提供更好的性能水平。

 

  有源晶振,可編程晶振,石英晶體振蕩器,晶振廠家

  X,Y和Z晶體切割

 

  在用於當今的RF和時鍾應用的削減中,AT,BT和SC削減是最重要的。

  石英晶體切割的發展

  石英晶體在1920年代和1930年代初期被廣泛用於發射器。與使用LC振蕩器相比,它們在穩定性上有顯著改善。即使優化了LC振蕩器的穩定性,石英晶體也明顯更好。

  在1920年代後期,美國,德國和日本的許多小組發現,在早期使用廣泛的Y切溫度係數可以顯著提高,甚至在某個溫度下甚至可以變為零。

  為了開發這些電子組件,芭乐app视频下载官网无限進行了大量研究,鑒於與芭乐app网页今天擁有的功能相比,其功能有限,因此需要花費一些時間來開發它們。

  1934年,在貝爾實驗室工作的拉克和威拉德開發了AT切割晶體,並在1934年7月的《貝爾實驗室雜誌》上發表了一篇論文:“石英晶體電路元件的soem改進”。

  他們的另一項發展是BT切割晶體,它也具有許多良好的性能,但並未得到廣泛使用。

  迄今為止,AT切割石英晶體是使用最廣泛的類型,盡管SC切割石英晶體是在1970年代開始出現的,用於晶體烤箱等。它是1974年由Holland博士首先提出的。1975年,美國陸軍信號兵團的E.EerNisse發表論文預測,諧振器的φ= 22.5°和θ=-34.3°坐標將產生頻率變化較低的諧振器機械應力,這就產生了應力補償的名稱SC。

  主要晶體切割工藝

  可以定義無限多個晶體切割。但是,其中一些定義了特別有用的屬性,並且為這些切割指定了特定的名稱。

  AT切割:石英晶體的AT切割通常用於0.5到300MHz之間的頻率,並且具有振動的厚度切割模式。

  它是使用最廣泛的切割,特別適用於要求振蕩器在500KHz至300MHz範圍內運行的電子儀器等,盡管隨著技術的發展,上限不斷提高。

  BT割切:這是另一種類似於AT的切割,它會以厚度切割模式振動,通常用於0.5到200MHz的頻率。

  它使用不同的角度:與z軸成49°。它具有可重複的特性,頻率常數為2.536 MHz/mm。然而,溫度穩定性特性不如AT切割,但由於其較高的頻率常數,它可以更輕鬆地用於更高頻率的操作。

  GT切割:用於石英晶體的GT切割通常用於大約0.1到2.5MHz的頻率,並且使用振動的寬度擴展模式。

  它以51°7'的角度切割,由於溫度係數不同的兩種振動模式相互抵消,因此溫度係數在+25到+ 75°C之間幾乎為零。

  IT切割: 此切割使用厚度切割模式,並且用於大約0.5到200MHz之間的頻率。

  這種晶體切割與SC非常相似。但是,對於需要在80-90°C的溫度範圍內工作的水晶烤箱,該選項可以克服在這些溫度下使用SC的困難。IT切口的最高轉折點在85至105°C之間,但與SC的機械應力敏感性不同。

  SC切割: 此晶體切割用於大約0.5到3200MHz之間的頻率。

  這種切割是在1970年代後期開發的,特別是用於精密晶體烤箱,但是它確實需要更複雜的製造過程,因為隨後需要進行雙角度旋轉並同時進行精密研磨。

  XY切割: 此切割本質上是一種晶體切割格式,用於低頻應用,其頻率通常在5至100KHz之間。它使用長寬彎曲模式。

  該晶體切割廣泛用於一個公共頻率為32.768 KHz的低頻。它的優點是頻率非常小,比其他低頻晶體類型便宜,此外它具有低阻抗和低C0/C1比。

  AT石英晶體切割

  AT-cut是使用最廣泛的切割方式,尤其是用於電子儀器,無線電係統,微處理器時鍾和其他許多需要振蕩器在MHz範圍內運行的應用中。隨著技術的發展,上限越來越高。但是,最高頻率通常以泛音模式運行,因為晶體在高頻下會變得非常薄。

 

  晶體振蕩器,貼片晶振,有源晶振,石英可編程晶振

  石英晶體AT切割-與Z軸成35°35'

  如圖所示,該石英晶體與Z軸的夾角為35°25'。沿與晶軸的方向切割晶體毛坯,然後將毛坯加工並精加工成所需的尺寸。

  這種石英切割的優點之一是溫度係數。在26°C時該值變為零,甚至其任一側也相對平坦,尤其是與其他切口相比時。

 

  有源晶振,晶體振蕩器,石英晶振,深圳芭乐app视频下载官网ioses科技有限公司

  AT隨溫度降低晶體溫度係數

 

  從該值稍微改變切割角度會稍微改變屬性,盡管對於大多數應用而言,通常會使用AT切割的確切參數。

  BT石英晶體切割

  BT晶體切割與AT切割晶體幾乎同時引入。它比等效的AT切割晶體厚約50%,並且仍使用厚度切割模式。

  但是越厚,則在更高的頻率下晶體越厚,因此越堅固可以預期,隨著頻率的增加,晶體變得更薄。

  但是,它的缺點是它的溫度特性比AT切割的石英晶體差,這是由較高的頻率常數造成的。即便如此,BT切割晶體仍用於更高頻率的應用,尤其是在需要以基頻工作而不是泛音工作的情況下。

  SC石英晶體切割

  用於描述這種類型的石英晶體切割的SC代表“應力補償”。它是專門為在某些關鍵要求是對熱應力和機械應力不敏感的精密晶體烤箱中使用而開發的。

  另一個重要因素是SC切割晶體具有良好的相位噪聲和老化特性。烤箱控製的晶體振蕩器OCXO通常需要的特性。

  該切削對基準軸進行兩次旋轉:35°15'和21°54'。它不僅具有出色的老化和穩定性能,還具有出色的相位噪聲性能,但它具有更高的ESR,並且也更容易受到諧振的影響。

  SC切割的困難之一是在製造過程中造成困難,因為在SC切割中使用複合角度的要求增加了測量角度的成本,然後在隨後的研磨和拋光過程中對其進行維護。SC切割的公差很小。它們通常要求的公差為±10PPM,而AT切割的公差為±30PPM。

  許多使用多年的設備已經不使用了,因為它們已經被高級切割技術所取代,而這些高級切割技術現在可以通過更先進的製造技術獲得。

推薦閱讀
石英振蕩器確實提供了芭乐app视频下载官网ioses所有人每天都依賴的電子設備的心跳。石英的有用之處在於,如果施加電壓,石英將開始振動。不利的一麵是,如果施加振動,石英會產生電壓。該電壓顯示為相位噪聲,並且是真正的阻力。相位噪聲或頻率變化的大小與施加的力或加速度成正比。力越大,頻率不穩定性越大,噪聲越大。
晶振的的主要頻率特性取決於其內部晶體單元,然而晶體單元的特性取決於切割工藝,常見的切割工藝有AT切和BT切,這兩類切割工藝之間有什麽差別呢?當對石英晶體施加壓力時,石英晶體具有特征,在石英晶體板上產生電變化,相反,當向石英晶體施加電時,在石英晶體板內部發生變形。所以,這就是為什麽芭乐app视频下载官网ioses稱之為石英晶體的壓電效應。
隨著科技時代快速發展,電力電子技術越來越廣泛的應用到各種工控、安防、基站、通訊、智能設備等領域中,由此產生的諧波危害也越來越嚴重。在電力係統中諧波產生的根本原因是由於非線性負載所致。當電流流經負載時,與所加的電壓不呈線性關係,就形成非正弦電流,即電路中有諧波產生。
所謂晶體切型,就是對晶體坐標軸某種取向的切割。石英晶片的切型有很多種,不同的切型其物理性質不同,切麵的方向與主軸的夾角對其性能有重要影響,比如:頻率穩定性,活性水平,Q值,溫度係數等。
 window._agl && window._agl.push(['track', ['success', {t: 18}]])