Mono-кристаллический кварц

Кварц используемый в изготовлении продуктов настройки по частоте mono кристаллические несимметричной шестиугольной формы. Химически, кварц двуокись кремния, SiO2 происходя естественно как bundant минерал на земле, образовывая приблизительно 14% из земной поверхности.

Значительность mono кристаллического кварца в современной электронной промышленности результат своих совмещенных свойств пьезоэлектричества, высокого механического и химической стойкости, очень высокого q на резонансе и современных методов низкой цены производить весьма высокие уровни очищенности в синтетическом материале.

Кварц теперь непременн как основной материал для контролируя частоты в радиотехнической аппаратуре и только перегнан для долгосрочной точности основными атомными стандартами как цезий и рубидий.

Однако новейшая разработка mems, микро- electro механических систем, и nems, механических систем nano-electro, набор для того чтобы революционизировать рынок настройки по частоте с интеграцией простых часов в субстраты кремния используемые для изготовления IC.

Эти миниатюрные приборы могут неизбежно заменить все простые часы обеспечивая добавленную надежность на недорогом и где минимальная приурочивая точность требование.

В своей основной химической форме двуокись кремния нельзя использовать для настройки по частоте и должна быть mono кристаллического строения в котором она показывает годные к употреблению пьезоэлектрические качества должные к своей несимметричной форме. Пьезоэлектричество (греческое Piezein „, который нужно отжать ") в mono кристаллическом кварце было открыто братьями Кюри на Sorbonne, Париже 1880.

Однако оно не будет до 1917 что это свойство было использовано в практическом применении когда профессор Langevin в Франции и A.M. Nicolson на западных электрических независимо конструированных приемопередатчиках звуколокации для обнаружения подводных лодок на море.

Nicolson позже пошло дальше хранить несколько патентов для применений используя и кварц и соль Рошель. Этот последний материал ответил сильно звуковым войнам и электрическому стимулу и был включен Nicolson в дизайны для приемистостей микрофонов, громкоговорителей и фонографа. Пока Nicolson предложило пользу Piezo электрических материалов для контролировать частоту механотронного генератора это было caddy Д-р Вальтер веслианского университета который хранил первые патенты для кристаллических контролируемых генераторов в 1923.

Prof. G.W. Pierce Гарвардского университета унес более дальнеишую работу на развитии кварцевого осциллятора на около этом времени. Достижение Pierce основное был дизайном кристаллического контролируемого генератора используя только одно механотронное и никакие настроенные цепи самих за исключением кристалла.

Во время начала 20-х развитие кварцевого осциллятора и технология радио развили устойчиво бортовая - - сторона. Главные применения для кварцевых осцилляторов во время этого начала были для пользы как стандарты времени и это не будет до около 1926 этого кварцевыми осцилляторами было использовано для того чтобы контролировать частоту передатчика радио. Это было сделано на радиостанции WEAF в Нью-Йорке котором имел мимо НА и T.

Лаборатории телефона колокола которые были частью AT&T и вместе с Marconi Компанией в Великобритании и S.E.L. Германия достигла много значительных совершенствований в кристаллической технологии во время 1930's. В 1934 г-нах Нуждать и Willard на лабораториях колокола открыли что НА отрезке и BT отрежьте кристаллы которые дали сообщения индустрия чрезвычайно улучшила частоту против кристаллов представления температуры.

Улучшенные методы запечатывания и продукции вместе с открытием новой семьи стресса компенсировали отрезки будут среди некоторые из выдвижений которые были сделаны во время последнего десятилетия вместе с более недавними перевернутыми процессом мезы и миниатюризацией кристаллов и генераторов.

Пьезоэлектрические материалы показывают дирекционно родственный электрический заряд подверганный для того чтобы надавить и наоборот применение электрического заряда причиняет дирекционно родственную силу быть произведенным внутри материал. Применение чередуя электрического поля причинит материал вибрировать и затем механически резонировать. Частота любого механического резонанса определена физическими измерениями материала, „отрезанного угла“ по отношению к кристаллической оси первоначального mono кристаллического кристалла, температуры окружающей среды и всех дорабатывая влияний связанное механического или электрических деталей.

Свойства выкристаллизовыванного кварца включают свои высокий химикат и механическую стабильность и коэффициент низкой температуры, приводящ в небольшом изменении в резонирующей частоте для любого изменения в температуре окружающей среды, вместе с очень высоким q на резонансе. Он происходит естественно и полностью предыдущая экспериментальная деятельность была унесена используя естественный выкристаллизовыванный кварц.

Однако, естественно - происходя выкристаллизовыванный кварц страдает от включений примесей, пузырей, отказов и дублировать, которые уменьшают свое значение для пользы в настройке по частоте по мере того как эти уменьшают фактор q. Поэтому была установлены, что произвела продукция синтетического кварца чистую форму кристаллического кварца свободную от дублировать и примесей.

Синтетический кварц произведен в автоклаве от насыщенного решения O2его Si на приблизительно 400°C и на давлении 1000Kg/cm2 произвести супер насыщенное решение.

Процесс изготовлять синтетический кварц как гидротермический метод в котором подготовил плиты семени ориентированного на пре mono кристаллического кварца приостанавливайте в насыщенном решении и путем уменьшение температуры решения рост больших кристаллов получен под контрольными условиями лаборатории таким образом уменьшая примеси и увеличивая полезный том материала.

Темпы роста синтетического материала в заказе 1mm в день или для того чтобы достигнуть максимальной очищенности. Резонаторы кварца для пользы в радиотехнических схемах произведены путем резать кристаллический кварц в вафли (или пробелы), покрывая электроды на каждую сторону вафли и заключая резонатор в соответствующий держатель. Размеры вафли кварца существенно определить частоту резонатора хотя это также повлияно на размером и толщиной электродов и связанных электрических сетей.

Ориентация вафли „отрезка“ к кристаллической оптически оси критическая для того чтобы достигнуть точности резонирующей частоты и необходимого коэффициента низкой температуры частоты для окончательного блока резонатора. „Отрезок“ произведет температурные характеристики частоты которые или во-вторых заказ (квадратический) или заказ трети (троичный) и поэтому характеристики покажут одиночное или удвоят для того чтобы окантовать пункты.