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关于水晶的切割方式
2022-08-18

所谓的“切割水晶”,就是在一定的方向上,切割出一条晶线。硅片的切割方式多种多样,其物理特性也不尽相同,而切割方向和主轴角度对其性能有较大的影响,如:频率稳定性、活性等级、 Q、温度等。不同切割角度的晶体振动器当确定某一特定的晶体规范用于 RF电路的设计或其它用途时,一般要求对切割的石英晶体进行定义。有AT-cut,CT-cut,SC-cut等词汇,如果你选择合适的裁剪,将会对你的表现有很大的影响。

晶体切削基础,石英晶体的构造是非常复杂的,但是它们都是一样的。有无数种不同的切割方式来处理空白晶体的x、 y、 z轴。

天然水晶,和其它的压电性物质一样,石英晶体具有各向同性。这就意味着,其很多性能,如力学、电气、光学等,都依赖于主轴。这样,从主轴结晶中切出的石英毛坯的角度决定了石英晶体共振元件的很多特征。主要模态、温升、陈化、频稳性、 Q等。这些被称为“切割”的名字各不相同,有些在特定的应用中很受欢迎,有些在其它的应用中被广泛地使用。在过去的数年里,新的政策不断推出,部分削减计划也被取消。石英晶体具有不同的轴向和平面。有些基础切削包括沿着轴线的切削。然后在垂直于切口的平面上做一个切口。现在这种裁减已经很少被采用了,原因是其它一些裁减可以改善当前的应用程序的性能。X、 Y、 Z晶体切削,在目前射频和时钟应用中, AT、 BT和 SC的裁减是最主要的。主要的结晶切削技术,可以限定许多的晶片裁剪。不过,有些属性会定义特别有用的,而且会给它们起一个特殊的名字。

AT切割:

在0.5-300兆赫的范围内,对石英晶体进行 AT切割,其厚度切割方式为振动。虽然技术进步,但其上限仍在不断增加,但仍是应用最广的一种切割机。

BT切割法:

又一种与 AT相似的切割法,在0.5-200兆赫兹的范围内进行振动。它采用了不同的角度:49度的 z轴。该系统具有2.536兆赫/毫米的可重复性。虽然其温度稳定性能没有 AT切削好,但是因为其具有更高的频率常数,所以在高频率下使用起来更加容易。

GT切削:

在约0.1至2.5 MHz的频率下,石英晶体的 GT切削采用了振动的宽度扩展方式。它的切割角度为51°7',因为两个具有不同温度系数的振型互相抵消,所以在+25至+75℃之间,其温度系数接近0。

IT裁剪:

这种裁剪采用了厚度裁剪方式,频率在0.5-200兆赫兹左右。这一晶体的切割和 SC十分类似。但对于要求在80~90℃之间工作的水晶炉,这个选择能解决 SC在这种温度下的应用问题。结果表明, IT切割的最高温度为85~105℃,但与 SC相比有明显的差异。

SC切割:

这种晶体切削频率在0.5-3200 MHz左右。这种切割技术于70年代末发展,尤其适用于精细结晶炉,但由于之后要进行两个角度的转动和精确的抛光,因此生产起来要求更为复杂。

XY切割:

这是一种基本的晶体切割格式,它的频率一般为5-100千赫兹。它采用了长宽曲线的方式。这种晶体切割被广泛地应用在一个共同频率32.768 KHz的低频上。其优势在于,与其它低频晶体相比,其频率极低,且C0/C1比率较低。

AT型石英晶片切削:

AT-cut是目前最常用的一种切削方法,特别是在电子设备、收音机、微处理器时钟以及其它要求振荡器工作在 MHz范围的场合。当科技进步时,其上限也会随之提高。但由于晶体在高频时会很薄,所以它的最高频率一般会在泛音模式下工作。


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