手機版
石英晶體的壓電方程
大家都知道石英晶體諧振器是具有壓電效應的，因此通電之后才可以振蕩，帶動其他的電子零部件工作。石英晶振的壓電性能是獨一無二的，因此才會成為產品內部最核心最重要的元器件，想要制造一顆完整晶振，計量與測量是必不可少的。
通過前幾節討論，我們知道，晶振介電性質所遵循的電學規律是用介電方程來表達的，介電方程反映了電位移D與電場強度E之間的線性關系。晶體的彈性性質所遵循的力學規律是用彈性方程來表達的。彈性方程反映了應力張量T與應變張量S之間的線性關系。同樣，壓電石英晶體的壓電性質所遵循的機電規律是用壓電方程來表達的，壓電方程反映了D、E、T、S四個量之間的線性關系。
一、壓電方程
石英晶體諧振器是彈性介質，也是電介質，在應力張量T和電場E的分別作用下，
將產生彈性應變和介電電位移，即：
S彈=SET；
D介=εTE；
式中，SE為E=0（或常數）時的彈性柔順常數矩陣；εT為T=0（或常數）時的介電常數矩陣。
無源晶振也是壓電體，在T和E的作用下，將通過正、逆壓電效應產生壓電
應變和壓電電位移，即：
S壓=dtE；
D壓=dT；
所以，音叉晶振的總應變和總電位移為
S=S彈+S壓；
D=D壓+D介；
即：
式（2.6.1）或式（2.6.2）稱為石英晶體的第一類壓電方程。第一類壓電方程的特點是以Tj、Em為自變量，Si、Dn，為因變量，相應的壓電常數為dmj。如果選SJ、Em品為自變量，Ti，Dn，為因變量，相應的壓電方程為第二類壓電方程為：
式中，CEij為E=0（或常數）時的短路彈性常數；εsmn為S=0（或常數）時的介電常數，稱為受夾介電常數，式（2.6.3）也可以寫成矩陣形式，即：
式中，壓電常數矩陣e為：
如果選Tj、Dm為自變量，Si、Em為因變量，則相應的壓電方程為第三類壓電方程：
式中，sD為D=0（或常數）時的彈性柔順常數矩陣，g為壓電常數矩陣：βT為自由介電隔離率矩陣。G和βT的表達式分別為：
如果選Sj、Dm為自變量，Ti、En為因變量，相應的壓電方程為第四類壓電方程：
式中，cD為D=0（或常數）時的彈性剛度常數矩陣；h為壓電常數矩陣；βS為受夾介電隔離率矩陣；h和βS的表達式分別為：
相關技術支持
- FCD-Tech石英晶體F2520A-30-50-K-30-F-34.000MHz術語和定義理論
- ECS許多應用需要石英振蕩器ECS-100AX-110.5和其他定時解決方案
- Abracon超小型ABS05-32.768KHZ-T音叉晶體專為節能MCU而優化
- Bliley壓控晶振BVCS5-24.000MHZMDN-ABCBT如何工作？
- Microchip用于嵌入式系統的新型PIC18F06Q20微控制器(MCU)
- Golledge下一代GSRFTA0942A頻率控制5G網絡的解決方案
- CTS最新推出的OCXO完美應用于各個領域
- 遙遙領先的Harmony Electronics Corp.用水晶增強安全駕駛
- 了解遙遙領先的SIWARD希華晶體振蕩器
- 領先全球Skyworks晶振為下一代Wi-Fi 6/6E設備提供前所未有的能效
