【经验】石英晶振老化的因素及如何降低晶振老化水平，确保晶体在其额定工作温度区间使用

时间： 2022-05-21 来源：晶科鑫

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通常情况下，石英晶体谐振器用于滤波器和振荡器中，其主要作用是提供高性能谐振电路。石英晶体谐振器以其高性能和高稳定性而著称，但它们的频率会随时间变化而产生非常小的变化，这个过程称为老化。本文晶科鑫为您介绍导致石英晶振老化的因素及如何降低晶振老化水平。

一、石英晶体老化基础知识

石英晶体老化是由许多不同的因素引起的。不同的网络晶体以不同的速率老化，这可以归因于许多因素：一些在制造过程中，一些通过它们的使用方式。

◆ 晶体表面变化

◆ 晶格污染

◆ 热效应

◆ 电线/线路老化

◆ 石英晶片摩擦磨损

◆ 电流驱动/激励级别

二、降低晶振老化水平的方法

◆ 减少制造过程中的老化：

在制造过程中，石英晶体应封装在惰性气体环境中，确保应具有良好的密封性，以便其它气体不会进入。此外，晶体坯料制备的最后阶段必须尽可能精细地制备。不是研磨毛坯以使其达到正确的尺寸，而是使用化学蚀刻。通过这种方式，对晶格造成的破坏最小，随着时间的推移，就会减少导致老化的污染物的产生。

◆ 减少晶体使用中的老化：

使用晶体的电路设计也有影响。通过再次保持较低的驱动水平（激励功率/Drive level），晶体老化将更少。

正如预期的那样，晶体频率的变化率随制造后的时间而变化。频率的最大变化率在制造后立即发生，此后衰减。据观察，在电路使用中的前45天内老化最快。即便如此，在晶体的整个生命周期中总会有一定程度的老化。鉴于最大的变化率是在制造后立即发生的，因此高公差项目的设备需要一段时间的运行。在非常高的公差项目中，这可能会延长到几个月的运行时间，借此来确定设备的运行稳定性。

如果晶体保持在同一电路和相同温度下，则老化的影响可能会在运行数年后稳定下来。但是，如果这些被改变，它们可能会导致老化率发生变化。它甚至可能改变方向。

◆ 最大限度地减少晶体老化影响

晶体周围环境的清洁度是减少老化的主要途径之一。因此，必须确保晶体封装或封装不会损坏。密封件不应损坏，针脚也不应弯曲，因为这可能会破坏密封件。

在需要非常高性能的情况下，振荡器通常会经过预老化，即在高温度下运行，以确保在设备交付之前已经过了最大老化速率的时期。

结语：

石英晶体谐振器老化的影响将始终存在。因此，有必要在频率精度至关重要的电路中提供微调频率的方法。在频率精度很重要的情况下，还需要定期校准。为了最大限度地减少晶体老化的影响，可以购买合适的晶体并设计合适的电路以最大限度地减少对晶体的影响。同时，确保晶体在其额定工作温度区间使用。

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