【技术】石英晶体（水晶）的基本知识

时间： 2021-08-16 来源：晶光华

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本文中，国内知名晶振企业晶光华将分享石英晶体（水晶）的基本知识。

1.不同温度下石英晶体的结构形态

1.1 石英晶体俗称水晶（其形态规则、晶莹、透明，因此被称为“水晶”），成分 SiO2，不但是较好的光学材料，而且还是重要的压电材料，在常温下不同温度时，石英晶体的结构是不同的。

1.2 众所周知，自然界中的固体可分为晶体和非晶体，而晶体又分为单晶体和多晶体。生活中我们常见的食盐，单晶冰糖，雪花都和石英晶体一样，是单晶体；各种金属则是多晶体。晶体的主要特征就是原子和分子的有规则排列，这种排列反应在外观上就是外形的对称性，而非晶体就不具备这些特征，如石英玻璃，它的成分和石英晶体一样，也是 SiO2, 但不属于晶体。

2. 石英晶体的外形结构

石英晶体理想的外形如下图，从图中可以看出，石英晶体有左右旋之分，互为镜像对称。石英晶体理想的外形总共有 30 个晶面，共分五组，每组 6 个，即六个 R 面，六个 r 面，六个 m 面，六个 s 面，六个 x 面。如下图

3. 生产用人造石英晶体材料

目前制造电子元件使用基本都是人造石英晶体，人造石英晶体是用水热法在高压釜中生长出来的,主要有 Y 棒和 Z 块，如下图

4. 石英晶体的物理特性

4.1 密度 2.65g/cm³，晶莹透亮；

4.2 石英晶体是一种良好的绝热材料，导热系数比较小；

4.3 石英晶体还是一种良好的绝缘材料；

4.4 石英晶体还有双折射现象和旋光性两个重要的光学性质，使其广应用到各种光学仪器的制造中。

5. 石英晶体的化学特性

5.1 常温常压下，石英晶体化学特性稳定，不溶于三酸（盐酸 HCL,硫酸 H2SO4,硝酸 HNO3) ；

5.2 高温高压下，加入适量的助溶剂，如碳酸钠（Na2CO3）或氢氧化钠（NaOH）就可大大提高其溶解度，这各特点被于石英晶体的人工培育；

5.3 氢氟酸（HF）、氟化铵（NH4F）与氟化氢铵（NH4HF2）是石英晶体良好的溶解液，这一点常用于石英晶片的加工过程中。

6. 石英晶体的机械特性

莫氏硬度 7，由于硬度高，通常用高于它硬度的研磨料来研磨和切割，常用研磨料如下表，有良好的机械特性能，但很脆，易碎裂

7. 石英晶片

石英晶体以特定的切割方式，通过研磨机械设备按照特定工艺要求对石英晶体表面研磨，完成特定的外型尺寸后就形成了石英晶片（quartz blank），见下图

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2020年07月15日 - 晶光华 - 选型指南代理服务技术支持批量订货