晶体是什么?常见晶体都有哪些? 晶体的作用是什么?

 

晶体是什么?晶体又名石英晶体,自古就以其晶莹剔透的特质而深受人们的喜爱及珍视,有人美其名誉为 “水之灵”,这也许就是晶体又被称之为水晶的原因。

从物理角度来看,晶体,英文Crystal,是一种石英(Quartz )结晶体矿物,主要化学成份为二氧化硅,化学式为SiO2。1881年法国著名物理学居里发现当晶体板受到机械应力会变形,并发生电极化,此现象被称为“压电效应”。说的更明白一些,即加电后石英晶片就会产生非常稳定的机械振动,而在机械振动时,石英晶片又会产生同频率的时钟信号。 随着电子产品智能化的发展,芯片出现,而芯片的工作离不开这些频率信号作为系统逻辑程序的指导,就如同车辆川流不息的路口需要红绿灯的指导一个道理。

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在电子领域,由石英晶片为核心部件做成的频率元件也有人叫做晶体,它还有不少其它名称,如石英晶振谐振器、无源晶振CRYSTAL、Xtal 等,就像同一个人有不同绰号一样。需要注意的是,随着晶体产品的发展,它的家族越来越多样化,目前就其最基本电路应用,除了上述所提到的石英晶体谐振器,还衍生出石英晶体振荡器,别名有 OSCILLATOR,常被人简称为有源晶振、钟振或OSC。

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那么,常见晶体都有哪些呢?一般最常见的晶体,即无源晶振,有SMD3225、SMD2520、SMD2016、49S、圆柱2*6、3*8等。如下图为晶诺威科技常见晶体产品:

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就拿我们最熟悉的石英表来说,时间的正常显示就离不开一颗晶体32.768KHz,其工作原理如下:

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电池为振荡器电路供电,传送电流到石英晶振,石英晶片以每秒32768次的频率振动,并发出脉冲信号,每秒也是32768次,而32768这个数字正好是2的15次方,通过芯片的逻辑计算,可以精确到秒,正好计时。当我们得到“秒”这个时间基本单位时,我们可以借助时钟设备内置软件程序,获得“分”、“时”、“月”、“年”乃至万年历。石英表的计时极为准确,最高能达到270年才误差1秒。

一般情况下,在当今数字电路中的单片机都会用到晶体,因为单片机工作时需要晶体提供稳定精准的时钟信号源。频率与晶片的关系为:晶体频率越高,石英晶片越薄,反之,晶体频率越低,石英晶片则越厚。晶体频偏过大或不起振,单片机工作进程就会中断或混乱,导致不开机。

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 晶体的作用是什么?在我们日常生活中,晶体的应用非常广泛,小至电子玩具、手机、蓝牙、智能手环、车载导航、大至监控设备,网络基站等。随着科技的高速发展,数据传输需要具备高速性、稳定性及非延时性。在低功耗、小型化、高精度、抗干扰性及稳定性等方面,有源晶振系列开始异军突起,如温补晶振TCXO和压控温补晶振VC-TCXO,其精度可以达到±0.2ppm。

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