發(fā)布時(shí)間:2021-05-26
說(shuō)到“晶振”,或者晶體諧振器(Crystal resonator),你一定不陌生,很多電子產(chǎn)品中都有它的身影,網(wǎng)上隨便一搜就可看到很多:
特別的,如果你有帶電子手表的習慣,那么拆開(kāi)手表,里面驅動(dòng)計時(shí)的就是一顆晶振,它有著(zhù)32.768KHz的振蕩頻率:
為什么是32.768KHz這個(gè)頻率?這里我們暫且不表,先來(lái)講述一些關(guān)于晶振的基本概念。
我們把晶振的外殼去除,可以看到內部是一種半透明的材質(zhì),外加兩個(gè)引出的電極引腳:
這種半透明的材質(zhì)叫做“石英”晶體(Quatz)。石英由硅元素(Si)和氧元素(O)構建而成,結晶時(shí),其原子在空間上排列非常規則(白色代表Si,紅色代表O):
由于這種空間上的特殊排列組合,在沒(méi)有被擠壓的時(shí)候,晶格的中心位置上正負電抵消,是0電勢,但是當受到外在壓力時(shí),晶格的中心位置上的電勢會(huì )偏移,從而產(chǎn)生電壓。
這種現象就是“壓電效應”:當對壓電材料施以壓力時(shí),能產(chǎn)生電;反過(guò)來(lái),當給壓電材料通電,能產(chǎn)生形變。
譬如,我們用對石英晶體進(jìn)行敲打,能用萬(wàn)用表測得電壓的變化:
可以想象,石英這種壓電材料,其實(shí)質(zhì)就是將機械能和電能相互轉換,所以有時(shí)也被稱(chēng)為“換能器”(Transducer)。
特別的,每種材料都有自己的共振頻率,如果施加的是交流電,電的頻率和材料本身的共振頻率一致,能量就會(huì )在機械能和電能最大化轉換。這種共振頻率取決于石英晶體的切割方式,如由石英晶體的尺寸(厚度)、形狀、振動(dòng)模式等因素來(lái)決定。