石英晶体产品基础知识(培训)演示教学.ppt

SJK晶振产品知识介绍（内部培训）---黄灏东137243119942013-8-24目录
1.SiO2压电特性
2.水晶的生长
3.石英晶片的生产
4.石英晶体的生产
5.石英晶体振荡器
6.产品主要参数介绍
7.产品可靠性分析
8.产品选型
9.失效分析
10.石英晶体使用注意事项1.1880年法国P，居里兄弟发现石英晶体的压电效应。
2.石英晶体是(SiO2)的单晶体，称水晶或石英，有天然和人造的两种。
3.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反比的应变，这种现象称为逆压电效应。正、逆两种效应合称为压电效应。
4.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。
5.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。石英晶体的切型石英晶体的振动模式各种切型的温频特性曲线图常用切型介绍3.SC切介绍SC切温频特性曲线常用AT切型的温频特性曲线图石英晶体的基频和泛音模式二、水晶生长水晶的生长天然水晶三、石英晶片生产晶片的生产流程切割有两种方式：
1.多刀（老工艺）
2.线切割（新工艺）
线切割出片率高.
边缘损伤小，应力小.降低晶片厚度，提高晶片频率

常用材料：SiC(金刚砂），AL2O3

不同的研磨沙粒度其研磨结果是不同；
粗磨，频率提升速度快，但晶片表面
破坏层程度深。
细磨（精磨），频率提升慢，但晶片
表面最为光滑，较浅的破坏层。常用材料：石蜡
加热，融化，粘在一起通常叫磨陀，或5S研磨碱性溶液（NaOH)，化解石蜡腐
蚀
溶
液
为
HF
溶
液四、石英晶体的生产晶体的生产流程2H设定负载电容，
实时监控调整频率谐振器类振荡器类五、石英晶体振荡器石英晶体振荡器电路结构六、产品主要参数石英晶体谐振器的主要参数7、激励功率(DL)晶体工作时所消耗功率的表征值。最大功率是大多数功率器件在保证正常电气参数的情况下，维持工作所消耗的功率，单位为mW或uW。一般情况激励功率应维持在确保石英晶体正常起振和稳定振荡所需要的最低值，以避免年老化特性不良和晶体损伤。
8、静态电容（C0）等效电路中与串联臂并接的电容。
9、储存温度晶体在非工作状态下保持标准特性的温度范围。
10、绝缘电阻引线之间或引线和壳体之间的电阻。
11、DLD2
在特定的功率范围内所测量到的最大与最小阻抗的偏差量。
12、RLD2
在指定的变化功率范围内测量到的最大阻抗。
13、老化工作频率在特定时间范围内的变化量，一般表达为最大值，单位是每年频率变化量的百万分之几（ppm/年）。频率随时间而变化的原因有很多，如：密封性和完整性、制造工艺、材料类型、工作温度和频率。激励电平的选择和控制什么是晶振的过分驱动
晶振过分驱动的后果是将逐渐损耗减少晶振的接触电镀，这将引起频率的上升，并导致晶振的早期失效。
如何判断晶振是否被过分驱动？
可用一台示波器检测OSC输出脚，如果检测到非常清晰的正弦波，且正弦波的上限值和下限值都符合时钟输入需要，则晶振未被过分驱动；相反，如果正弦波形的波峰，波谷两端被削平，而使波形成为方形，则晶振被过分驱动。这时就需要用电阻RS来防止晶振被过分驱动。判断电阻RS值大小的最简单的方法就是串联一个5k或10k的微调电阻，从0开始慢慢调高，一直到正弦波不再被削平为止。通过此办法就可以找到最接近的电阻RS值。石英晶体振荡器的主要参数5、输出波形
晶体振荡器有CMOS、TTL、CMOS/TTL兼容、PECL和正弦波输出。
6、起动时间
晶体振器从起动到稳定输出的时间，用ms表示。
7、上升时间/下降时间
波形前沿/后沿在两规定电平之间变化的时间间隔，两个电平可以是VOL和VOI两个逻辑电平或是其最大幅度的10%和90%（VHT-VLO）
VOL——低电平输出电压；
VOH——高电平输出电压；
VHI——脉冲波形的高电平电压；
VLO——脉冲波形的低电平电压。
8、三态输出tri-stateoutput
允许或不允许使用输入控制信号的输出状态。不允许方式下，门的输出阻抗置为高阻，允许测试信号加到紧接的下一个状态。
9、对称性（占空比）
输出电压达到规定电平之上用的时间t1与输出电压达到该规定电平以下用的时间t2之比，用占信号整个周期的百分数表示。规定电平可以是VOL和VOH之间的算术平均值或幅度峰—峰值的50%。比值表示为：
DUTY=t1/(t1+t2)

10、电压调谐与频率变化
VCXO的频率偏移值同加在其调谐电路上的控制电压的大小有关。VCXO标称频率对应的调谐电压规定为VCC（电源电压）的一半。VCC为5V的VCXO，控制电压为2.5V时就产生中心频率。控制电压