晶振廣泛應(yīng)用在我們的生活中，遙控器用的陶瓷晶振，時鐘用的32.768KHZ晶振，手機(jī)用的石英貼片晶振，和智能手機(jī)用到的陶瓷濾波器，安防產(chǎn)品用到的石英振蕩器。晶振的原理到底是什么。石英作為壓電晶體的代表，最早獲得了實(shí)際應(yīng)用。那么，石英晶體在機(jī)械力的作用下為什么會在其表面產(chǎn)生電荷呢？

石英晶體（quartz crystal）的成份主要是SiO₂，晶格排列整齊，其每個晶體單元中有三個硅離子和六個氧離子（如圖2），正負(fù)離子分布在正六邊形的頂角上。當(dāng)作用力為零時，正負(fù)電荷相互平衡，所以外部沒有帶電現(xiàn)象。

圖1 受到外力作用，石英晶體表面帶上電荷

如果在X軸方向施加壓力（如上圖b所示），則氧離子擠入硅離子2和6間，而硅離子4擠入氧離子3和5之間，結(jié)果在表面A上出現(xiàn)正電荷，而在月表面上出現(xiàn)負(fù)電荷。如果所受的力為拉力時，在表面A和B上的電荷極性就與前面的情況正好相反。

圖2 從不同方向給晶體施加外力，會產(chǎn)生不同的效果

如果沿y軸方向施加壓力時，則在表面A和B上呈現(xiàn)的極性（如上c所示）。施加拉力時，電荷的極性與它相反。

若沿Z軸方向施加力的作用時，由于硅離子和氧離子是對稱的平移，故在表面沒有電荷出現(xiàn)，因而不產(chǎn)生壓電效應(yīng)。

［應(yīng)用］石英晶體振蕩器

基于壓電效應(yīng)的壓電驅(qū)動器，能實(shí)現(xiàn)精確控制功能，是精密機(jī)械、微電子和生物工程等領(lǐng)域的重要器件。常用的壓電材料有陶瓷、單晶和薄膜三種類型。陶瓷類的有鈦酸鋇(BaTiO3)、泰酸鉛鋯(PZT)，單晶類有石英(水晶)、電氣石、羅德鹽、鉭酸鹽、鈮酸鹽等，薄膜類的有氧化鋯(ZnO)等。

石英晶體常被用來制作振蕩器，在電子線路中充當(dāng)信號源。石英晶振的固有頻率只與晶片的幾何尺寸（包括晶體切割的方位，大小和形狀）有關(guān)，其精度高而穩(wěn)定，因此是一種最理想的振蕩源材料。石英晶體振蕩器制作工藝簡單，制作成本很低。只要在石英晶片的兩個面上各噴涂一層銀(或金)，然后引出電極并加以封裝，就構(gòu)成了一個石英晶體振蕩器

圖晶振的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

石英晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度可達(dá)10^-9／日，甚至10^-11。例如10MHz的振蕩器，頻率在一日之內(nèi)的變化一般不大于0.1Hz。因此，完全可以將晶體振蕩器視為恒定的基準(zhǔn)頻率源，石英電子表和電腦都是利用石英晶體提供基準(zhǔn)頻率的。

有源晶振與無源晶振

在電子學(xué)上通常將含有晶體管元件的電路稱作“有源電路”（如有源音箱、有源濾波器等），而僅由阻容元件組成的電路稱作“無源電路”。

晶體振蕩器（晶振）也分為無源晶振和有源晶振兩種類型。無源晶振與有源晶振的英文名稱不同，無源晶振為crystal（晶體），而有源晶振則叫做oscillator（振蕩器）。無源晶振是有2個引腳的無極性元件，（無源貼片晶振有四個腳的和兩個腳的，貼片四腳晶振只是其中兩個引腳不起任何作用）但是需要借助于外部電路提供一個交流信號才能產(chǎn)生振蕩信號，自身無法振蕩起來。有源晶振有4只引腳（也有多于4腳以上的引腳），是一個完整的振蕩器，其中除了石英晶體還有晶體管和阻容元件等（現(xiàn)在多集成為一個芯片），因此體積稍大。現(xiàn)在有源晶振的體積最小可以做到2520mm了。晶振趨勢逐漸向越來越小的體性發(fā)展，晶振性能優(yōu)等的還數(shù)日產(chǎn)知名電子元器件生產(chǎn)基地較為出名。