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晶振发展史

晶振作为电子产品的重要组成部分


想必大部分人对晶振了解不多


那么,石英晶振的发展历史有多长?


一起来看看石英晶振的发展里程碑时间线 ?


#01


启蒙期:技术启蒙 初级产品出现


1880年,居里兄弟研究石英水晶片时,发现在晶片上施加机械应力时,就会产生电荷的偏移,提出压电效应这个概念。


压电效应


1918年,朗之万研究了使用从石英晶体切割的板来开发用于探测潜艇的早期声纳系统。在这项工作中,朗之万使用X切割石英板来生成并检测水中的声波。


1921年,卫斯理大学的凯蒂教授为石英晶体振荡器申请了专利。对于这项专利,他使用石英晶体谐振器来控制振荡器的频率,他还描述了使用石英条和板作为频率标准和滤波器。人们普遍认为,凯蒂是第一个使用石英晶体来控制振荡器电路频率的人。


1923年,哈佛大学教授 GW Pierce 开发了一种晶体振荡器电路,该电路将晶体放置在阀门/真空管的栅极和阳极之间。这是皮尔斯振荡器配置的前身。


皮尔斯振荡器


1925年,西屋电气为他们的广播电台 KDKA 的主振荡器安装了一个晶体振荡器。随后,范戴克开发了石英晶体谐振器的等效电路。


石英晶体谐振器等效电路


1926年,许多广播电台使用晶体控制振荡器来控制其信号频率。随着越来越多的电台开始广播,频道分配开始变得越来越紧密,因此对更紧密的频率控制的需求变得很重要。


1926年,Y切割晶体首先被发现和使用。直到此时,X切割石英晶体一直是唯一使用的形式。发现虽然X切割晶体的温度系数约为-20ppm/°C,而Y切割晶体的温度系数约为+100ppm/°C,但它表明不同晶片的切割方式可能呈现不同的温度系数。


显示不同轴和面的石英晶体的结构


1927年,贝尔实验室的沃伦·马里森开发的第一个石英晶体振荡器标准。


1934年,石英晶体谐振器的AT和BT切割首次出现。这些切口是由美国的拉克、威拉德和费尔、日本的古贺以及德国的贝克曼和斯特劳贝尔独立发现的。


#02


开发期:石英晶振实现量产 初级产品出现


1950年,贝尔实验室开发了一种用于以商业规模生长石英晶体的水热工艺。


石英晶体


1956年,合成生长的石英变得广泛可用。


#03


发展期:批量化规模化发展 由军用转民用


1968年,北美航空的Juergen Staudte发明了制造石英晶体振荡器的光刻工艺。这使它们能够做得足够小,可以用于手表等便携式产品。


机械手表


1976年,第一个SC切割晶体可用。它们主要用于恒温晶体振荡器,因为它们在这些恒温晶体振荡器工作的温度下具有最佳温度系数。


#04


快速发展期:产品多样化 应用多元化


1990年-现在,纵观这30多年来,石英晶振发展方向从DIP向SMD小尺寸,封装由传统的金属外壳向覆盖塑料、金属和陶瓷封装的转变;精度、频率也越来越高,工艺要求越发精细化;使用范围也从单一应用领域到如今5G、物联网、汽车电子、智慧医疗、智能家居等多元化场景。


1210晶振


|小结


1880~1956年的70多年是石英晶振的起步期,这个时期内创新人才辈出,深远影响的发明层出不穷。石英晶振经过多年的发展才发展到今天的地步,科技进步不可能一撮而就,它是一个逐步认识、发现和成熟的过程。

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