石英晶体切割:角度和特性(AT、BT等)

作者:Digi-Key 工程师 Bill_Gust

许多基于石英晶体的产品是根据设计所需的电气值或现有产品的已知特性选择的。频率是最关键的因素,但稳定性、负载电容、公差、ESR等也可能是影响因素。

如果这些值已知,则通过Digi-Key网站搜索很有用。例如,关键字“晶体”可以从Digi Key主页上搜索,也可以在产品索引>晶体、振荡器、谐振器>晶体目录下,找到“晶体”。然后,就可以在参数筛选选择中选择合适的参数。

然而,在某些情况下,可能只有部分已知的电气值,或者使用诸如“AT”、“BT”、“SC”等短标签来描述晶体,或者使用其中任何一个以及“AT Cut”中的“Cut”一词来描述晶体。该标签目前无法在我们的网站上搜索,因此本文帮助大家理解这个简短的描述对晶体产品的含义。

例子:

这些二氧化硅(SiO2)石英晶体是各向异性的。各向异性是指允许物质沿不同分子轴的物理行为发生变化的性质。例如,在下图中,当从三个轴中的任何一个轴上观察或向其施加能量时,石英晶体表现出不同的特性。

image
图1 晶体化石英材料

由于石英晶体具有可预测的有序结构,因此可以预先确定除主轴以外的不同切割角度的影响。这在无定形结构(如普通玻璃)中是不可能的,因为在这种结构中不存在分子顺序的表象。在这种情况下,所有方向的属性都相同(各向同性)。

与石英晶体相关的特性包括压电性、介电性和弹性,而这些反过来又与二氧化硅晶体中沿硅轴的电偶极子有关。因此,以不同角度切割石英棒会导致二氧化硅偶极子的不同方向。这反过来又赋予了不同的石英切割它们固有的特性。压电效应的图示如下所示。

每种类型的石英切割对整体的影响都是一个复杂的问题,这是一个尚未停止的研究领域,因此本文的范围只是简单地建立晶体切割标签(AT、BT、CT等)与晶体特性之间的联系。下图显示了这些不同角度切割的各种示例。

图3 Z平面石英晶体方向角度

由于使用各种不同参考材料,一些晶体产品可能被纳入或排除在特定切割类型的认定范围之外。频率范围指南在这方面很有帮助,因为有些切割用于千赫范围,而另一些切割用于兆赫范围。切割点对于报告的频率范围内可能略有不同,但它们仍然有用。

例如,下面所示的基本列表会将我们网站上的一些产品分开。

  • AT=0.5–300 MHz
  • BT=0.5–200 MHz
  • CT=300–900 kHz
  • DT=75–800 kHz

以上信息回答了Digi-Key网站上是否有特定水晶切割的最基本问题。答案是“可能”,但该标签加上许多其他水晶功能无法使用现有的参数筛选进行搜索。如果必须验证特定晶体(零件号或系列)的实际切割,或者如果问题与特定切割的可用性有关,最好查看制造商的文件或直接联系他们。

进一步阅读/ 参考和指南:

在下面的链接中找到石英晶体和相关产品: