圆形片的动态电容

根据压电石英技术一九八三第三期中的文章“厚度切变AT切割石英晶体元件动态电容的离散现象”一文的论证：动态电容C1与电极引出方向有关,如图

3.3.3所示

图3.3.3    AT切型电极引出方向与C1的关系图

图3.3.4矩形片的动态电容C1随边比Lx/ty变化的曲线示意图

图3.3.3中,(a)(b)在X′无正负方向表示时,C₁出现双值。例如对1.75MHz石英晶体元件,其C₁的双值之差可达1.5fF,双值电容离散现象随电极尺寸的增大而减小。图3.3.3中(c)为单值动态电容C₁的引出方向。如要获得性能一致的晶振元件,电极引出线要平行于X′轴，否则不仅要给出晶轴的方位，而且要给出晶轴的正负方向。

4.矩形片的动态电容C₁

  动态电容C₁在L_x/t_y=1.5n(n为正整数)时最大。如图3.34所示。要控空制动态电容C₁的精度,必须要控制石英片腐蚀后频率分组的组距,如250~300pm/组,同时要严格控制被银后的石英晶体振荡器的频率误差要小于1000ppm

四、并电容C₀

  等效电路中(图3.3.1)与串联臂并接的电容,也称静电容。

1.并电容;C₀=C_e+C_h                                            (3.3.7)

式中：

C_e=

C_h—石英片电极对外盒和引线间的分布电容(HC-49/U、HC-49U/S,

C_h=0.5~0.9pF；对UM-1、UM-5,C_h=0.3~05pF)；

—介电常数=ε₁₁·cos²φ₁+ε₁₃·sin²φ₁                        (3.38)

ε₁₁=ε₀×4.516=39.9666×10^-12(F/m)；

ε₃₃=ε₀×4.636=41.0286×10^-12(F/m)；

ε₀—真空的介电常数=8.85×10^-12(F/m)；

S_e—电极有效面积(cm²)(对圆电极S_e=兀Φ_e²/4(cm²),Φe为圆电极直径(cm);对矩形电极S_e=L_eW_e(cm²),L_e、W_e分别为电极长度、宽度(cm)；

t_F—石英片腐蚀后的厚度(cm)；

2.也可按下式计算：

式中：

n—泛音次数

f_F—有英片腐蚀频率（MHZ）

五、等效动态电阻R_qn

其定性关系式如下:

式中,F为阻尼系数,其余符号同上。

  由式(3.3.12)可知,等效动态电阻R_q1与泛音次数的平方成正比,与石英片厚度的三次方成正比,与电极面积成反比。除上述三项因素外，还有:

  (1)与空气的摩擦(表面损耗)形成的阻力有关。可通过对外盒抽真空以减小损耗

  (2)与温补晶振表面微粒间的摩擦有关。可提高石英片表面光洁度,控制腐蚀量,减小砂痕、沙坑、提高银层的牢固度及整体性来减小。

  (3)与贴片晶振的内摩擦,自由振动时内部晶格的变化,产生内应力及加工过程中形成的内应力而引起内部损耗有关。

  (4)与石英片表面的清洁度(残留酸、盐、油污、手印汗渍、尘埃等)有关。可通过提高洁净度来减小。

  (5)与石英片平面平行度、表面不平度及倒边后的对称性、平台尺寸、留边量、腐蚀的不均匀性严重影响R₁的大小。

  (6)被银、调频质量的影响,如被银频率误差大,电极的对称性、微调量太大等影响R₁。总之,石英晶体元件的表面损耗10倍于内摩擦损耗。其它性能指标与名词术语应以GB12273中规定为准。

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