手机版
石英晶体的压电方程
大家都知道石英晶体谐振器是具有压电效应的，因此通电之后才可以振荡，带动其他的电子零部件工作。石英晶振的压电性能是独一无二的，因此才会成为产品内部最核心最重要的元器件，想要制造一颗完整晶振，计量与测量是必不可少的。
通过前几节讨论，我们知道，晶振介电性质所遵循的电学规律是用介电方程来表达的，介电方程反映了电位移D与电场强度E之间的线性关系。晶体的弹性性质所遵循的力学规律是用弹性方程来表达的。弹性方程反映了应力张量T与应变张量S之间的线性关系。同样，压电石英晶体的压电性质所遵循的机电规律是用压电方程来表达的，压电方程反映了D、E、T、S四个量之间的线性关系。
一、压电方程
石英晶体谐振器是弹性介质，也是电介质，在应力张量T和电场E的分别作用下，
将产生弹性应变和介电电位移，即：
S弹=SET；
D介=εTE；
式中，SE为E=0（或常数）时的弹性柔顺常数矩阵；εT为T=0（或常数）时的介电常数矩阵。
无源晶振也是压电体，在T和E的作用下，将通过正、逆压电效应产生压电
应变和压电电位移，即：
S压=dtE；
D压=dT；
所以，音叉晶振的总应变和总电位移为
S=S弹+S压；
D=D压+D介；
即：
式（2.6.1）或式（2.6.2）称为石英晶体的第一类压电方程。第一类压电方程的特点是以Tj、Em为自变量，Si、Dn，为因变量，相应的压电常数为dmj。如果选SJ、Em品为自变量，Ti，Dn，为因变量，相应的压电方程为第二类压电方程为：
式中，CEij为E=0（或常数）时的短路弹性常数；εsmn为S=0（或常数）时的介电常数，称为受夹介电常数，式（2.6.3）也可以写成矩阵形式，即：
式中，压电常数矩阵e为：
如果选Tj、Dm为自变量，Si、Em为因变量，则相应的压电方程为第三类压电方程：
式中，sD为D=0（或常数）时的弹性柔顺常数矩阵，g为压电常数矩阵：βT为自由介电隔离率矩阵。G和βT的表达式分别为：
如果选Sj、Dm为自变量，Ti、En为因变量，相应的压电方程为第四类压电方程：
式中，cD为D=0（或常数）时的弹性刚度常数矩阵；h为压电常数矩阵；βS为受夹介电隔离率矩阵；h和βS的表达式分别为：
相关技术支持
- Abracon超小型ABS05-32.768KHZ-T音叉晶体专为节能MCU而优化
- Bliley压控晶振BVCS5-24.000MHZMDN-ABCBT如何工作？
- Microchip用于嵌入式系统的新型PIC18F06Q20微控制器(MCU)
- Golledge下一代GSRFTA0942A频率控制5G网络的解决方案
- CTS最新推出的OCXO完美应用于各个领域
- 遥遥领先的Harmony Electronics Corp.用水晶增强安全驾驶
- 了解遥遥领先的SIWARD希华晶体振荡器
- 领先全球Skyworks晶振为下一代Wi-Fi 6/6E设备提供前所未有的能效
- 领先全球的Skyworks Electronics带大家走进6G网络时代
- QuartzCom AG
