石英晶体
石英晶体形状
石英晶体形状
石英晶体是一种常见的矿物，其晶体形状多种多样，下面将介绍几种常见的石英晶体形状。
1. 六方柱状晶体
六方柱状晶体是石英晶体中最常见的形状之一。
它的外形像一个六边形的柱子，顶部和底部都是六边形。
这种晶体形状在自然界中很常见，可以在石英矿物中轻易地找到。
2. 六方板状晶体
六方板状晶体是另一种常见的石英晶体形状。
它的外形像一个六边形的薄片，厚度很薄，通常只有几毫米。
这种晶体形状在石英矿物中也很常见。
3. 立方体状晶体
立方体状晶体是石英晶体中比较少见的形状之一。
它的外形像一个正方体，六个面都是正方形。
这种晶体形状在自然界中比较罕见，通常只在一些特殊的石英矿物中出现。
4. 棱柱状晶体
棱柱状晶体是石英晶体中比较特殊的形状之一。
它的外形像一个长
方形的柱子，四个面都是长方形。
这种晶体形状在自然界中比较罕见，通常只在一些特殊的石英矿物中出现。
5. 针状晶体
针状晶体是石英晶体中比较特殊的形状之一。
它的外形像一根细长的针，长度可以从几毫米到几厘米不等。
这种晶体形状在自然界中比较罕见，通常只在一些特殊的石英矿物中出现。
石英晶体形状多种多样，每一种形状都有其独特的特点和用途。
石英晶体在工业、科研和生活中都有广泛的应用，因此对其形状的研究和了解具有重要的意义。
石英晶体元器件简介演示
未来石英晶体元器件将不断涌现出新的技术创新，推动市场不断升 级和变革。
行业整合
随着市场竞争的加剧，石英晶体元器件行业将出现整合现象，优势企 业将进一步巩固市场地位。
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石英晶体元器件的选型与使用 注意事项
选型原则与标准
性能参数匹配
选择满足电路性能要求的石英晶 体元器件，确保其频率、温度系 数、负载电容等参数符合设计要 求。
通过石英晶体元器件，可以确保电子 设备中的电路运行在准确的频率上， 从而提高设备的性能和稳定性。
石英晶体传感器的应用
石英晶体传感器利用石英晶体的压电效应，将物理量（如压力、加速度、温度等 ）转换为电信号。
这些传感器在工业自动化、环境监测、航空航天等领域有广泛应用，用于测量和 监控各种物理量。
石英晶体谐振器的应用
石英晶体谐振器利用石英晶体的振荡特性，产生高精度和高 稳定的振荡信号。
在各种电子设备和通信系统中，石英晶体谐振器被用作时钟 源或参考频率源，确保系统正常运行。
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石英晶体元器件的制造工艺
石英晶体元器件的制造工艺
• 石英晶体元器件，也称为石英晶体振荡器（Quartz Crystal Oscillator, QCO），是一种利用石英晶体（通常为天然或人造 石英）的压电效应产生振荡的电子元件。由于其具有高精度、 高稳定性和长寿命等优点，石英晶体元器件广泛应用于通讯、 导航、计算机、家电及工业控制等领域。
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石英晶体元器件的市场与发展 趋势
市场需求与竞争格局
市场需求
随着电子设备的发展，石英晶体元器件市场需求持续增长，尤其在通信、导航 、消费电子等领域。
竞争格局
石英晶体元器件市场呈现多极化竞争格局，国内外知名品牌和中小企业均有参 与，竞争激烈。
石英晶体产生压电效应的原理
石英晶体产生压电效应的原理压电效应是指某些晶体在受到机械应力作用时，会产生电荷分离现象，从而产生电压差。
这种效应在石英晶体中尤为明显。
石英晶体是一种具有非中心对称结构的晶体，其晶格结构中存在着不同的正离子和负离子。
当外界施加压力或振动时，晶体结构会发生微小的形变，导致正负离子的相对位移，从而产生电荷分离。
具体来说，石英晶体的晶格结构是由SiO4四面体和AlO4四面体交替排列而成的。
在正常情况下，这些四面体的正负离子是保持平衡的。
但是一旦外界施加压力或振动，晶体结构会发生微小的畸变，导致四面体的正负离子之间的距离发生变化。
当施加压力或振动的方向与晶体的对称轴平行时，晶体结构的畸变会导致正负离子之间的距离增加或减小。
这种距离的变化会改变晶体中的电荷分布，使得正负离子之间的电势差发生变化。
这个变化的电势差就是压电效应产生的电压。
需要注意的是，压电效应是一个相互转换的过程。
当外界施加压力或振动时，晶体产生电荷分离，形成电压差；而当施加的压力或振动消失时，电荷分离也会消失。
同时，压电效应也是一个可逆的过程，即当外界施加的压力或振动方向改变时，电荷分离的方向也会发生变化。
石英晶体的压电效应具有许多重要的应用。
其中一个典型的应用就是压电传感器。
利用石英晶体的压电效应，可以将机械信号转化为电信号，实现压力、力量、加速度等物理量的测量。
此外，石英晶体还广泛应用于振荡器和滤波器等电子设备中，利用其压电效应来稳定和调节电信号的频率和波形。
总结起来，石英晶体产生压电效应的原理是由于其晶格结构的非中心对称性，当受到外界压力或振动时，晶体结构发生微小形变，导致正负离子之间的距离发生变化，从而产生电荷分离和电势差。
这种压电效应在许多领域都有广泛的应用，为我们的生活和科技发展带来了诸多便利和创新。
石英是什么
石英是什么石英（Quartz）是一种常见的矿物，由硅和氧组成，化学式为SiO2。
它是地壳上最常见的矿物之一，并广泛应用于各个领域。
石英具有许多出色的物理和化学特性，因此在科学研究、工业生产和装饰建筑等领域都有着重要的应用。
石英晶体的结构是层状结构，其中每个硅原子周围都被四个氧原子所包围。
这种结构使得石英的晶体具有高度的稳定性和硬度，使其成为一种重要的工业材料。
石英在自然界中广泛存在，常常以簇状或釜状聚集在一起。
在地球上的各个地方，我们都可以找到石英的踪影。
此外，石英也是一种具备稳定光学性质的材料，因此在光学仪器和精密计时器等领域中有广泛的应用。
石英的形态多种多样，它可以是单晶体，也可以是微晶体或胶状石英。
其中，单晶石英是最常见的形态，通常呈现六角形的长柱状结构。
这种结构使得石英在光学上表现出一些非常有趣的性质，比如双折射和旋光现象。
这些性质使得石英在光学仪器中用于制备偏振器和光学棱镜等器件。
除了光学性质，石英还具有良好的耐热性和化学稳定性。
它可以在高温和酸性环境下长时间稳定存在，不发生明显的变化。
这使得石英在高温炉、化学反应器和实验室玻璃器皿等方面得到了广泛应用。
石英还具有很高的硬度，被评为硬度等级中的第7级。
它在矿石样本中很常见，也广泛用于制造研磨工具和砂纸。
此外，石英还可以用来制备石英钟、石英电子器件和石英奖杯等。
石英在建筑和装饰领域也有广泛的应用。
其白色或透明的外观为其赢得了很多粉饰装潢的使用机会。
石英可用于制作台面、地板和墙壁，其耐用性和美观性使其成为室内装饰的理想选择。
此外，石英还可以加工成各种形状和尺寸的雕刻品和装饰品。
总结起来，石英是一种由硅和氧组成的矿物，具有许多出色的物理和化学特性。
它被广泛用于科学研究、工业生产和装饰建筑等领域，如光学仪器、高温炉、化学反应器和石英钟等。
无论是在自然界还是在人类的应用中，石英都扮演着重要的角色，并发挥出它独特的性质和优势。
石英晶体微天平物质结构
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• Quartz crystal • 2. Electrode material
ΔF= - 2 F02ΔM/A（q q）1/2
ΔF: Frequency Change of Quartz Crystal; ΔM: Mass Change of the Substance on Electrode
石英晶体微天平（quartz crystal microbalance）是一种非常灵敏的质量检 测器，能够快速、简便和实时检测反应过 程中的质量变化，检测限可达到纳克级 水平，已被广泛应用于基因学、诊断学等 各方面，成为分子生物学和微量化学领域 最有效的手段之一。
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QCM crystal. Grey=quartz, yellow=metallic electrodes.
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当晶体被浸入到溶液中，振荡频率取决于 所使用的溶剂。当覆盖层比较厚时，频率 f 和质量变化 Dm 之间是非线性的，需要 修正。
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当石英晶体振荡与流体接触时，晶体表面 对流体的耦合极大地改变振荡频率，并在 晶体与流体接触面附近产生一剪切振动。 振动表面在流体中产生平流层，它导致 频率与(h)1/2成比例降低，这里和h分别 是流体的密度和粘度。
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而当石英晶体受到电场作用时,在它的某些 方向出现应变，而且电场强度与应变之间 存在线性关系，这种现象称为逆压电效 应。逆压电效应是在电场的作用下，在电 偶极距发生变化的同时产生形变.
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三、石英谐振器的振动模式
石英谐振器是由石英 晶片、电极、支架及 外壳等部分构成。
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１、伸缩振动模式 ２、弯曲振动模式 ３、面切变振动模式 ４、厚度切变振动模式
2、光双晶：同时存在左旋和右旋两个部分连 生在一起。
石英晶体的特点
石英晶体的特点
石英晶体是一种极为常见的晶体，主要由二氧化硅(SiO2)构成，具有很多特点和应用价值。
石英晶体具有高硬度和高抗磨性。
在矿物学中，石英晶体是硬度最高的矿物之一，其硬度达到7级。
此外，石英晶体具有很好的耐磨性，可以在高温高压等恶劣环境下长期保持其物理性质。
石英晶体具有很好的光学性能。
石英晶体的折射率很高，因此在光学领域得到了广泛应用。
例如，石英晶体可以用来制造光学棱镜、光学窗口等光学元件，还可以用来制造光学仪器的镜片、透镜等。
石英晶体还具有很好的电学性能。
石英晶体在电场作用下会发生压电效应，即在机械应力作用下，会产生电荷分布，从而产生电场。
这种性质使得石英晶体在电子领域得到了广泛应用，例如制造石英晶体振荡器、滤波器等电子元件，还可以用于制造电子钟表、计算机等电子产品。
石英晶体还具有很好的化学稳定性。
石英晶体不易被化学物质腐蚀，可以在强酸、强碱等腐蚀性环境中长期稳定存在。
这种性质使得石英晶体可以用于制造化学仪器、实验室设备等。
石英晶体具有很多优良的特性和应用价值，其在光学、电子、化学等多个领域都拥有广泛的应用。
随着科技的不断进步，石英晶体的
应用领域还将不断扩展，展现出更大的价值和潜力。
石英晶体基础
石英晶体基础石英，学名二氧化硅。
是自然界分布最广的物质之一。
它有五种变体（β石英、α石英、α磷石英、方石英、溶炼石英），其中α石英和β石英具有压电效应，当施加压力在晶片表面时, 它就会产生电气电位, 相对的当一电位加在芯片表面时, 它就会产生变形或振动现象, 掌握这种振动现象, 控制其发生频率的快慢, 以及精确程度, 就是水晶振荡器的设计与应用。
石英是由硅原子和氧原子组合而成的二氧化硅（Silicon Dioxide, SiO2）, 以32点群的六方晶系形成的单结晶结构﹝图一﹞.单结晶的石英晶体结构具有压电效应特性, 当施加压力在晶体某些方向时, 垂直施力的方向就会产生电气电位. 相对的当以一个电场施加在石英晶体某些轴向时, 在另一些方向就会产生变形或振动现象. 掌握单结晶石英材料的这种压电效应, 利用其发生共振频率的特性, 发挥其精确程度作为各类型频率信号的参考基准, 就是水晶震荡器的设计与应用. 因为石英晶体具有很高的材料Q值,所以绝大部份的频率控制组件,如共振子及振荡器,都以石英材料为基础. 以石英为基础的频率控制组件可以依其压电振动的属性, 可以分为体波(bulk wave)振动组件及表面声波(surface acoustic wave)振动组件. 体波振动组件如石英晶体共振子, 石英晶体滤波器及石英晶体振荡器, 表面波振动组件如表面波滤波器及表面波共振子. 当石英晶体以特定的切割方式, 以机械加工方式予以表面研磨, 完成特定的外型尺寸就是通称的石英芯片(quartz wafer 或quartz blank ). 将这个石英芯片放置在真空还境中, 于表面镀上电极后,再以导电材料固定在金属或是陶瓷基座上, 并加以封装, 就成为一般所谓的石英晶体共振子( quartz crystal resonator ). 利用石英共振子在共振时的低阻抗特性及波的重迭特性, 用邻近的双电极, 可以做出石英晶体滤波器. 将石英振荡子加上不同的电子振荡线路, 可以做成不同特性的石英振荡器. 例如: 石英频率振荡器(CXO), 电压控制石英晶体振荡器(Voltage Controlled Crystal Oscillator, VCXO), 温度补偿石英晶体振荡器(Temperature Compensated Crystal Oscillator, TCXO), 恒温槽控制石英晶体振荡器(Oven Controlled Crystal Oscillator, OCXO)…等. 相对于体波谐振的是表面声波的谐振. 将石英晶体表面镀以叉状电极(inter-digital-transducer, IDT)方式所产生的表面振荡波, 可以制造出短波长(高频率)谐振的表面声波共振子(SAW Resonator)或表面声波滤波器(SAW Filter).石英晶体的化学性质极为稳定，常温下不溶于盐酸、硝酸、硫酸等水和酸，只溶于氢氟酸。
石英晶体介绍
石英晶体介绍石英晶体的基本知识水晶的成份SiO2，在常压下不同温度时，石英晶体的结构不同，温度T＜573℃时α石英晶体，当573℃＜T＜870℃时β石英晶体，熔点是1750℃，我们通常说的压电石英晶体指α石英晶体。
1、具有压电特性：压电效应：某些介质由于外界机械作用（如压缩，拉伸等等）而在其内部发生极化，产生表面电荷的现象叫压电效应。
逆压电效应：某些介质置于外电场中，由于电场的作用，会引起介质内部正负电荷中心的位移，导致介质发生形变，这种效应称为逆压电效应。
石英晶体在沿X 轴（或Y 轴）方向的力的作用时，在X 方向产生压电效应，而Y 和Z 方向不产生压电效应，X 轴称为电轴，Y 轴称为机械轴。
2、具有各向异性：石英晶体是一种良好的绝缘材料，导热系数在室温附近，沿Z轴方向是垂直于Z 轴方向的2 倍左右，沿Z 轴方向的线性膨胀系数a3 约为沿垂直于Z 轴方向线性膨胀系数a1 的1/2，其介电系数ε，压电系数d 等随方向的不同其数值也不同，在不同温度，导热系数K 与膨胀系数a 的数值也不同。
3、是外形高度对称的单晶体，其特征是原子和分子有规则的排列发育良好的石英晶体，外形最显著的特点是晶面有规则的配置，石英晶体的晶面共30 个，六个m 面（柱面），六个R 面（大棱面）六个r 面（小棱面）六个s 面（三方偏锥面)，六个X 面（三方偏面），相邻M 面的夹角度为60°，相邻M 面和R面的夹角与相邻M 面和r 面的夹角都等于38°13′，相邻s 面与X 面的夹角为25°57′。
石英晶体存在一个三次对称轴C 和三个互成120°的轴a、b、d，在讨论石英晶体的物理性质时，采用下图所示的直角坐标系较为方便，选C 轴为z 轴，a 或b、d）轴为X 轴，与X 轴Z 轴垂直的Y 轴，其指向按1949 年IRE 标准规定，对左右旋晶体均采用右手直角坐标系。
4、具有双折射现象：但当光沿Z 轴方向射入时不发生双折射现象，所以又称Z 轴为光轴。
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石英晶体
quartz crystal
二氧化硅(SiO)的单晶体，又称水晶，有天然和人造的两种。
石英晶体是一种重要的电子材料。
沿一定方向切割的石英晶片，当受到机械应力作用时将产生与应力成正比的电场或电荷，这种现象称为正压电效应。
反之，当石英晶片受到电场作用时将产生与电场成正比的应变，这种现象称为逆压电效应。
正、逆两种效应合称为压电效应。
石英晶体不仅具有压电效应，而且还具有优良的机械特性、电学特性和温度特性。
用它设计制作的谐振器、振荡器和滤波器等，在稳频和选频方面都有突出的优点。
1880年法国P.居里发现石英晶体的压电效应。
直到第一次世界大战期间，石英晶体的压电效应才得到应用。
由于天然石英资源短缺，人们研究用人工方法进行培育。
1905年意大利学者用水热温差法制造出合成人造石英。
1960年美国西方电气公司建立了第一个人造石英工厂，人造石英进入工业化生产阶段。
现代用水热温差法培育的人造石英，质量已可与天然石英媲美，能满足电子技术的需要。
在大气压力下，石英的熔点为1750[618-1]。
在573[618-1]以下时称石英，属于三方晶系32点群；在573～870[618-1]之间时称石英,属六方晶系622点群。
石英和石英都具有压电效应，但现代广泛使用的是石英，它的密度为2.65克／厘米，莫氏硬度为7。
理想的石英晶体外形见图。
它有一个
三次旋转对称轴,三个互成120°夹角的二次旋转对称轴,三次轴与二次轴垂直。
晶轴与三次轴平行，晶轴、和[kg1]则分别与三个二次轴平行。
[kg1]轴与轴重合，轴与轴重合。
根据石英晶体的旋光性质，石英还可分为右旋石英和左旋石英(图[石英晶体的理想外形图」
)沿方向施加压力时，右旋石英的轴正向带正电，左旋石英的轴正向带负电。
石英晶体的轴为光轴，光线沿轴通过晶体时不产生双折射现象。
轴称为电
轴,沿轴或轴施加压力时,在轴方向产生电效应。
轴称为机械轴，沿轴或轴施加压力时，在轴方向不产生电效应。