石英晶体切割：揭秘6种不同的切割工艺

时间： 2024-08-10 来源：TROQ创捷电子官网

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石英晶振在现代电子领域扮演着至关重要的角色，尤其是在谐振器和时钟应用中。然而，要获得所需的性能和稳定性，石英晶体的切割方式起着决定性的作用。AT-cut、CT-cut、SC-cut等不同的切割方式对晶体的振动模式、频率稳定性和温度系数等特性产生显著影响。因此，了解水晶切割及其对操作的影响是确保获得正确整体性能的关键。

AT切割：

AT切割是最常见和广泛使用的水晶切割之一。它于1934年开发，并在石英晶体中使用。AT切割的特点是将晶体的X轴与Z（光）轴倾斜35°15'的方式进行切割。它具有厚度剪切振动模式，并在频率-温度曲线上呈现正弦曲线。频率常数为1.661 MHz·mm。

石英晶体AT切割-与Z轴35°15'

AT切割的频率-温度曲线在25~35℃之间有一个拐点。AT切割是这些切割中最常用的一种。据估计，目前生产的石英晶体90%以上是AT切割的。其广泛用于电子仪器等应用，频率范围为500KHz至300MH。

BT切割：

BT切割是一种类似于AT切割的特殊切割方式。与AT切割不同的是，BT切割将晶体板与Z轴成49°角切割。它在厚度剪切模式下运行，并具有较高的频率常数。频率常数为2.536MHz·mm。BT切割的温度特性较AT切割差，但由于其较高的频率常数，可以更容易地用于高频率操作。其频率范围为500KHz至200MHz。

SC切割：

SC切割是一种特殊的切割方式，于1974年开发。它适用于具有低相位噪声和良好老化特性的恒温稳定振荡器。SC切割对机械应力不太敏感，具有较快的预热速度、较高的Q值、较好的近端相位噪声以及对振动和重力矢量空间方向的敏感度较低。频率常数为1.797MHz·mm。SC切割适用于0.5至3200MHz的频率范围，但制造工艺较为复杂。其频率范围为500KHz至200MHz。

GT切割：

在-25至+75℃范围内具有接近于零的温度系数。这是通过两种不同振动模式之间的相互抵消效应实现的。GT切割旨在最大程度减小在该特定温度范围内随温度变化而引起的频率变化，因此适用于对温度稳定性要求较高的应用。这种抵消效应有助于降低晶体的整体温度敏感性，从而实现更稳定的频率响应。其频率范围为100KHz至3MHz。

IT切割：

IT切割与SC切割非常相似，适用于约500KHz至200MHz的频率范围。它使用厚度剪切模式，并具有较高的频率常数。IT切割的特点是在80-90℃的温度范围内工作，克服了在这些温度下使用SC切割的困难。IT切割的上转点介于85至105℃之间，但相比SC切割，它的机械应力敏感性较低。其频率范围为500KHz至200MHz。

XY切割：

XY切割是一种常见的水晶切割方式，主要适用于低频应用。它采用了长宽弯曲模式，频率通常在5kHz至100kHz之间。

XY切割的特点包括：

低频率范围：XY切割适用于需要较低频率操作的应用。常见的应用频率包括32.768kHz，这在实时时钟和晶振中非常常见。
低阻抗：XY切割的晶片具有较低的阻抗，这使得它们适合与低阻抗电路和电子设备配合使用。
经济实用：由于其较低的频率和相对简单的制备工艺，XY切割的水晶器件通常比其他切割方式更经济实用。

在石英谐振器设计和应用中，选择适合特定需求的石英晶体切割方式至关重要。AT-cut作为最常见和广泛使用的切割方式，提供了广泛的频率范围和稳定性，使其成为许多电子仪器的首选。同时，BT-cut、SC-cut、GT-cut和IT-cut等特殊切割方式也在特定应用中展现出独特的优势。

通过深入了解不同切割方式的特点和适用范围，我们可以确保石英谐振器在各种环境和应用中表现出卓越的性能和可靠性。因此，对石英晶体切割进行仔细考虑，并选择最适合的切割方式，是实现高性能电子设备和系统的关键一步。"

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