石英晶振此款電子元器件的頻率穩(wěn)定性關(guān)系著一個(gè)電子產(chǎn)品的好壞,可見頻率穩(wěn)定性的重要.頻率穩(wěn)定性由晶體的質(zhì)量決定.它與頻率成反比,與取決于特定切割的常數(shù)成反比.影響品質(zhì)因數(shù)的其他因素包括使用的泛音,溫度,晶體驅(qū)動(dòng)水平,表面光潔度質(zhì)量,通過粘合和安裝施加在晶體上的機(jī)械應(yīng)力,晶體和附著電極的幾何形狀,晶體中的材料純度和缺陷,外殼中氣體的類型和壓力,干擾模式以及電離輻射和中子輻射的存在和吸收劑量.

溫度影響工作頻率;使用各種形式的補(bǔ)償,從模擬補(bǔ)償(TCXO晶振)和微控制器補(bǔ)償(MCXO)到用晶體爐穩(wěn)定溫度(OCXO).晶體具有溫度滯后;通過升高溫度獲得的給定溫度下的頻率不等于通過降低溫度獲得的相同溫度下的頻率.溫度敏感性主要取決于切割;選擇溫度補(bǔ)償切割,以最小化頻率/溫度相關(guān)性.特殊切割可以用線性溫度特性進(jìn)行;液相色譜切割用于石英溫度計(jì).其他影響因素包括使用的泛音,安裝和電極,晶體中的雜質(zhì),機(jī)械應(yīng)變,晶體幾何形狀,溫度變化率,熱歷史(由于滯后),電離輻射和驅(qū)動(dòng)水平.

晶振的頻率/溫度和電阻/溫度特性往往會(huì)出現(xiàn)異常,稱為活性下降.這些是局部在特定溫度下的小的向下頻率或向上電阻偏移,其溫度位置取決于負(fù)載電容的值.

機(jī)械應(yīng)力也會(huì)影響頻率.應(yīng)力可以由電極的安裝,結(jié)合和應(yīng)用,安裝,電極和晶體本身的不同熱膨脹,存在溫度梯度時(shí)的不同熱應(yīng)力,固化過程中結(jié)合材料的膨脹或收縮,傳遞到晶體外殼內(nèi)環(huán)境壓力的氣壓,晶格本身的應(yīng)力(不均勻生長(zhǎng),雜質(zhì),位錯(cuò)),制造過程中引起的表面缺陷和損傷以及重力對(duì)晶體質(zhì)量的作用引起;因此,頻率會(huì)受到晶體位置的影響.其他動(dòng)態(tài)應(yīng)力誘發(fā)因素是沖擊,振動(dòng)和噪聲.有些切口對(duì)壓力不太敏感;應(yīng)力補(bǔ)償切割就是一個(gè)例子.大氣壓力的變化也會(huì)給外殼帶來變形,通過改變雜散電容來影響頻率.

大氣濕度影響空氣的熱傳遞性能,并且可以通過水分子擴(kuò)散到塑料結(jié)構(gòu)中,改變介電常數(shù)和電導(dǎo)率來改變塑料的電性能.

影響頻率的其他因素是電源電壓,負(fù)載阻抗,磁場(chǎng),電場(chǎng)(在切割對(duì)其敏感的情況下,例如SC切割),γ粒子和電離輻射的存在和吸收劑量以及晶體的年齡.

晶振經(jīng)歷緩慢的頻率隨時(shí)間逐漸變化,稱為老化.這涉及許多機(jī)制.安裝和接觸可以減輕內(nèi)置應(yīng)力.來自殘余大氣,從晶體,電極或包裝材料中除氣或在密封外殼期間引入的污染物分子可以吸附在晶體表面上,從而改變其質(zhì)量;石英晶體微量天平利用了這種效應(yīng).晶體的組成可以通過除氣,雜質(zhì)原子擴(kuò)散或從電極遷移而逐漸改變,或者晶格可以被輻射損壞.緩慢的化學(xué)反應(yīng)可能發(fā)生在晶體上或晶體內(nèi),或外殼的內(nèi)表面.電極材料,例如鉻或鋁,可以與晶體反應(yīng),產(chǎn)生金屬氧化物和硅層;這些界面層會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生變化.由于大氣壓力,溫度,泄漏或內(nèi)部材料放氣的變化,外殼中的壓力會(huì)發(fā)生變化.晶體本身之外的因素是例如振蕩器電路的老化(以及例如電容的變化)和晶體爐參數(shù)的漂移.外部大氣成分也會(huì)影響老化;氫氣可以通過鎳外殼擴(kuò)散.當(dāng)氦通過銣標(biāo)準(zhǔn)的玻璃外殼擴(kuò)散時(shí),會(huì)引起類似的問題.

金是低老化石英晶體諧振器的首選電極材料;它對(duì)石英的粘附力足夠強(qiáng),即使在強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊下也能保持接觸,但又足夠弱,不能支持顯著的應(yīng)變梯度(不同于鉻,鋁和鎳).金也不形成氧化物;它能吸附空氣中的有機(jī)污染物,但這些污染物很容易去除.然而,只有金會(huì)發(fā)生分層;因此,鉻層有時(shí)用于提高結(jié)合強(qiáng)度.銀和鋁經(jīng)常被用作電極;然而,隨著時(shí)間的推移,兩者都會(huì)形成氧化物層,從而增加晶體質(zhì)量并降低頻率.銀可以通過暴露在碘蒸汽中鈍化,形成一層碘化銀.鋁容易但緩慢氧化,直到達(dá)到約5納米的厚度;人工老化過程中溫度升高并不顯著.

提高氧化物形成速度;可以在制造過程中通過陽(yáng)極氧化形成厚的氧化物層.鍍銀石英晶振對(duì)碘蒸汽的暴露也可以在業(yè)余條件下使用,以稍微降低晶體頻率;也可以通過刮去部分電極來提高頻率,但這有損壞晶體和損失q的風(fēng)險(xiǎn)電極之間的DC電壓偏置可能會(huì)加速初始老化,這可能是由于雜質(zhì)通過晶體的誘導(dǎo)擴(kuò)散.將電容與晶體串聯(lián),并將幾兆歐姆的電阻并聯(lián),可以將這種電壓降至最低.