石英晶振的缺陷 水晶常見的缺陷有：雙晶、包裹體、裂隙、炸裂、貝裂等
    實(shí)際上理想的外型是很難見到的，尤其是人工培育的水晶，由于籽晶的切割方位及外型不同使我們看到的形狀與上圖大不相同， 甚至面目全非，各種結(jié)晶面不易辨認(rèn)。同時制作成，晶振，石英晶振等產(chǎn)品。
    一、關(guān)于 PbTiO3 壓電陶瓷霧化片 PbTiO3 陶瓷最突出的特點(diǎn)是 Kt 大，Kt/Kp 值大，ε 小，溫度系數(shù)好，居里溫度高。因此，該材料在高頻，高溫領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用 價值，也是各國科研人員爭相開發(fā)、研制的熱門材料之一，此材料的未來發(fā)展，大有希望。 鈦酸鉛陶瓷，實(shí)際上是在鋯鈦酸鉛陶瓷廣泛使用后才發(fā)展起來的，與 BaTiO3 陶瓷一樣，PbTiO3 陶瓷在室溫時，Pb2+、Ti4+和 O2 單晶在室溫下，自發(fā)極化強(qiáng)度為 75×10－2 －的離子都要發(fā)生偏離原型結(jié)構(gòu) （立方結(jié)構(gòu)） 的平衡位置的位移， 由于晶胞內(nèi)正負(fù)荷中心不重合， 晶振晶體在 C 軸方向產(chǎn)生自發(fā)極化， PbTiO3 庫倉/米 2。 由于純 PbTiO3 陶瓷在生產(chǎn)工藝上很難燒結(jié)，冷卻到居里溫度時，會破碎成粉末。因此，生產(chǎn)過程中，必須對其摻雜改性，才能燒結(jié)成致密性好的陶瓷。 一般添加物在 PbTiO3 陶瓷中的改性，大致分三種形式。 1、用 Sr 和 Ca 等二價離子取代 Pb 離子，其特點(diǎn)是使居里溫度下降，減小自發(fā)應(yīng)變，使陶瓷致密。 2、用 La、Bi、和 Nd 等離子取代 Pb 空位，其特點(diǎn)是穩(wěn)定 PbTiO3 陶瓷，防止開裂，容易極化。 3、用 Fe、Nb、Ta、Mg、Zn、Mn、Ni、Sb、In 和 Co 等元素的離子 代 Ti 離子，補(bǔ)償取代后的特點(diǎn)是壓電性能大為改善，組成 性能類似于鋯鈦酸鉛陶瓷。 一般采用三者結(jié)合摻雜，使 PbTiO3 陶瓷晶振達(dá)到理想的品位。
    二、如何判斷 PbTiO3 壓電TDK陶瓷諧振器的好壞 壓電陶瓷的基本參數(shù)有：介電常數(shù)、彈性常數(shù)、壓電常數(shù)和機(jī)電偶合系數(shù)，還有介質(zhì)損耗、機(jī)械品質(zhì)因子、頻率常數(shù)、居里溫度、 質(zhì)量密度、老化性能和溫度性能等。 下面介紹幾種基本參數(shù)： 1、頻率常數(shù) 壓電陶瓷振子的諧振頻率與沿振子振動方向的長度的乘積為一個常數(shù)，稱為頻率常數(shù)，單位為千赫·米。 壓電陶瓷振子陶瓷晶振的頻率常數(shù)與材料的性質(zhì)有關(guān)，與振子的外形尺寸大小無關(guān)。 2、介質(zhì)損耗 介質(zhì)在交變電場的作用下，由發(fā)熱而導(dǎo)致的能量損耗。稱之為介質(zhì)損耗。介質(zhì)損耗由極化損耗、漏電損耗、介質(zhì)不均勻損耗等組 成。 介質(zhì)損耗用損耗角的正切值表示、符號為 tgα，其倒數(shù) Qe 稱為電學(xué)品質(zhì)因子。 tgα 和 Qe 都是無量綱的數(shù)值，一般介質(zhì)損耗大的材料其性能也比較差。 3、機(jī)械品質(zhì)因子 機(jī)械品質(zhì)因子（用 Qm 表示） ，它代表壓電陶瓷晶振諧振時，因克服內(nèi)摩擦而消耗的能量，它是衡量材料性能的一個重要參數(shù)：式中：Co 為靜態(tài)電容，C1 為動態(tài)電容，R 為動態(tài)電阻，f 為水晶振子的反諧振頻率 fa 與諧振頻率 fr 之差。
    三、壓電陶瓷諧振器工藝流程 1、石英水晶振子部份 基片抽樣（確定厚度）→粗磨→細(xì)磨→厚度檢測（氣動測微儀）→超聲清洗烘干→印刷腳電極銀層→烘干→燒銀→目測檢驗(yàn)→超 聲清洗烘干→真空鍍膜→目測檢驗(yàn)→極化→清洗烘干→帶寬分選→印刷油墨→烘干→放大檢驗(yàn)→酸處理→清洗→油墨清洗→烘干→ 檢測→切割→清洗烘干→檢測分檔→驗(yàn)收入庫 2、器件生產(chǎn)部份 頻率抽檢→涂助焊劑→焊錫→清洗檢驗(yàn)→點(diǎn)蠟→檢驗(yàn)→酚醛包封→自然干燥→排蠟固化→打印→烘干剪腳→檢測分選→檢驗(yàn)包 裝→驗(yàn)收入庫 四、鈦酸鉛陶瓷片的極化 不同類型的材料，因其矯頑場強(qiáng)，飽和場強(qiáng)，居里溫度，電阻溫度關(guān)系等都有較大的差別，因而極化條件也就不同。 極化條件對發(fā)揮壓電陶瓷潛在的機(jī)電效應(yīng)有著決定作用。極化前進(jìn)行熱去極化，以及極化的不同冷卻方式，對極化效果也有著很 大的影響。極化條件一般指：極化溫度，極化時間，極化電壓等。
    下面講述三次諧波鈦酸鉛壓電陶瓷諧振器的極化條件 1、極化溫度 因?yàn)闇囟雀邥r樣品中的電偶極子比較容易活動，在電場作用下，比較容易定向排列，所以極化就比較完全，一般采用硅油或變壓 器油作為媒介物，對它的要求要有良好的絕緣性能。不過，溫度太高，樣品的絕緣電阻變小而容易被擊穿，所以溫度也不是越高越好。根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，油溫一般控制在 115℃～120℃為宜。 2、極化電壓 極化電壓實(shí)際上是指在瓷片極化方向單位長度上的電壓，也就是極化場強(qiáng)，極化電壓越高，促使電疇沿電場方向排列的作用就越 大。一般地講，當(dāng)外界電場超過壓電體的矯頑場強(qiáng)時，壓電體的大部份電疇基本完成定向排列，不過需要維持較長的時間，但還不可 能充分挖掘其壓電性能。為使其充分完成電疇的定向排列，將電壓提高到飽和場強(qiáng)當(dāng)然是最有效的，不過很容易引起陶瓷片的擊穿， 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明：石英晶振的晶體基片，最好控制在 5000V/mm～6000V/mm 3、極化時間 極化時間長一點(diǎn)，對電疇的定向排列，肯定是有效的，但太長了電性能也改善不了多少，且生產(chǎn)周期的延長，還會影響正常生產(chǎn)。 根據(jù)材料本身的絕緣電阻、致密性，均勻性等一般情況下，保持 10～15 分鐘就可以了。
    極化操作注意事項(xiàng) 1、真空鍍膜后的陶瓷片先要磨邊，或油墨印刷及酸洗法，使陶瓷片有一定的留邊量，防止極化時產(chǎn)生飛弧，同時經(jīng)常過濾硅油 或定期更換。 2、極化槽內(nèi)的油溫達(dá)到設(shè)定溫度后，再行操作，以保持產(chǎn)品極化的一致性。 3、產(chǎn)品夾在電極中間時，應(yīng)夾緊夾牢，夾具浸入油槽時，速度要慢，防止陶瓷片因溫度突變，發(fā)生炸裂。 4、接通高壓前，應(yīng)低壓預(yù)極化 1 分鐘以上，然后慢慢將電壓調(diào)到設(shè)定值，防止突然加壓，使陶瓷片擊穿，炸裂等。 5、每天洗除極化臺上的雜質(zhì)，定期檢查觸發(fā)開關(guān)，防止帶電操作，保障人生安全。
    石英水晶有分為很多種，有人工種植的，也有天然的，天然的石英水晶是經(jīng)過火山容顏里的二氧化硅的巖漿鉆入泥土地表以及巖石裂縫空穴經(jīng)過幾千上萬年結(jié)晶而成的水晶結(jié)晶體，水晶早期只是用于裝飾等應(yīng)用，直到居里與皮埃爾•居里於1880年發(fā)現(xiàn)石英晶體的壓電效應(yīng)，并且被人類成功研發(fā)應(yīng)用在電子產(chǎn)品中，晶體經(jīng)過加工切割，研磨，鍍成等之后就可以成為，晶振，石英晶體諧振器系列，以及石英晶體振蕩器，聲表面濾波器，表晶，32.768KHZ等石英頻率產(chǎn)品。水晶也有分為好多種，有天然的也有人工種植的水晶。簡單的石英晶體基礎(chǔ)知識 石英，學(xué)名二氧化硅。 是自然界分布最廣的物質(zhì)之一。它有五種變體（β 石英、α 石英、α 磷石英、方石英、溶煉石英），其中只有 β 石英才具有壓 電效應(yīng)， 當(dāng)施加壓力在晶片表面時 , 它就會產(chǎn)生電氣電位 , 相對的當(dāng)一電位加在芯片表面時 , 它就會產(chǎn)生變形或振動現(xiàn)象 , 掌 握這種振動現(xiàn)象 , 控制其發(fā)生頻率的快慢 , 以及精確程度 , 就是石英晶體震蕩器的設(shè)計與應(yīng)用。石英晶體諧振器的性質(zhì) 石英晶體的化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)定，常溫下不溶于鹽酸、硝酸、硫酸等水和酸，只溶于氫氟酸。在加熱時石英晶振能溶于堿溶液， 這個特點(diǎn)成為人造水晶的基礎(chǔ)。因此現(xiàn)在一般采用氟化氫氨對石英晶體進(jìn)行腐蝕。 石英晶體的結(jié)構(gòu)的理想外型 ，從圖中可以看出，石英晶體存在左旋與右旋之分，左、右旋晶體為鏡像對稱。石英晶體的理想 外型總共有三十個晶面，共分五組，每組六個，即：六個 M 面（柱面），六個 R 面（大棱面），六個 r （小棱面），六個 S 面和 六個 X 面，這些晶面間的夾角。
    石英諧振器的諧振特性
    （1）頻率溫度特性 石英晶體諧振器和頻率隨溫度變化的關(guān)系稱做頻率溫度特性。 圖 1-5 是厚度曲變 AT 型切割頻率溫度特性曲線 , 從其切割角度之參數(shù)曲線圖可看出 , AT 切割頻率溫度特性曲線 , 類似于一元三次方程式的曲線 , 顯示在特定的溫度范圍內(nèi) , 有很好的頻率穩(wěn)定特性 . 是目前水晶振蕩器最常使用的切割型式。
    （2）老化特性  1、石英晶體諧振器在使用、貯存過程中頻率隨時間變化的現(xiàn)象稱為 老化 。老化特性直接影響石英晶振的頻率穩(wěn)定度。  2、老化原因：由于應(yīng)力的恢復(fù)、質(zhì)量吸附或這兩者結(jié)合而形成的。 石英晶體諧振器的應(yīng)用 隨著二十世紀(jì)電子產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展 , 石英晶振的應(yīng)用范圍越來越廣，消費(fèi)性產(chǎn)品：如數(shù)字電視 , 游樂器 , 數(shù)碼相機(jī) , 手表等。 信息產(chǎn)品： 如個人計算機(jī) , 及其外圍設(shè)備 , 手提電腦 , 及硬盤等。 通訊產(chǎn)品：如移動電話 , 無線電電話 , 及呼叫器 等 . 網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品： 如調(diào)制解調(diào)器 , IA 產(chǎn)品 , 甚至藍(lán)芽套件等。 都是必須使用石英水晶振蕩器來組成時序電路。 尤其最近各種電 子產(chǎn)品的體積越做越小 , 石英晶體振蕩器也必須小型化 , 故表面黏著式（ SMT ） 貼片晶振應(yīng)運(yùn)而生 , 除了達(dá)到小型化的 目的外 , 因信號源頭傳導(dǎo)路徑的縮短 , 相對的在系統(tǒng)設(shè)計時 , 增加了振蕩器的觸發(fā)能力 , 也降低電磁干擾的問題。
    （3）諧振特性  石英晶振通過晶片的電流 I 隨外加訊號頻率 f 而改變，當(dāng) F=fm 時，電流有最大值 Im ，這時諧振器阻抗最小。當(dāng) f=fa 時，電流最 小值為 In ，這時諧振器阻抗最大。當(dāng)諧振器機(jī)械損耗很小時， fm 、 fa 與諧振 fr 及反諧振頻率 fa 近似相等。 一般石英晶體諧振器 fm 和 fa 可近似地看做諧振頻率和反諧振頻率。 在諧振頻率附近，石英晶振和由 LC 組成的串聯(lián)電路的諧振特性是完全相同的。
   無源晶振工作原理 如果把交變電壓施加于石英晶片兩個電極之間，當(dāng)交變電壓的頻率與石英晶振固有振動頻率一致時，通過逆壓電效應(yīng)，晶片便產(chǎn) 生機(jī)械振動。同時又通過正壓電效應(yīng)而輸出電信號。一般石英晶體諧振器的頻率范圍可以從數(shù)百赫茲到幾百兆赫茲。 石英晶體諧振器的特性 等效電路
     工作原理：有源晶振電路有反饋型和負(fù)阻性兩種，通常用反饋型振蕩電路。
主要技術(shù)要求 主要內(nèi)容包括：工作頻率、輸出電平和輸出阻抗、頻率準(zhǔn)確度、頻率穩(wěn)定度、老化率、頻率微調(diào)范圍、壓控特性、開機(jī)特性、功率消耗。