Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова»
Кафедра ______ЭиМЭ______
Реферат
по дисциплине: «Материалы и элементы электронной техники»
Тема реферата: Кварцевые резонаторы. Кристалла кварца. Типы кварцевых резонаторов. Эквивалентные параметры кварцевого резонатора. Резонансные частоты эквивалентной схемы пьезоэлектрического кварцевого резонатора.
Исполнитель: Зарипов М.В. студент 2 курса, группы АНб-21-2
(Ф.И.О.)
Магнитогорск, 2020
Содержание.
Введение.
Кристаллы кварца
Устройство и принцип работы кварцевого резонатора
Типы кварцевых резонаторов
Эквивалентные параметры кварцевого резонатора
Резонансные частоты эквивалентной схемы пьезоэлектрического кварцевого резонатора
Заключение
Список литературы
Введение.
Параметры радиотехнической аппаратуры во многом определяются стабильностью частоты используемых источников опорных колебаний. Генерирование электрических колебаний и управление ими для получения необходимых электрических сигналов - основные задачи, решаемые при создании радиопередающих устройств. Непрерывно возрастающие требования к стабильности частоты генерируемых колебаний привели к широкому использованию и развитию производства кварцевых резонаторов и кварцевых полупроводниковых автогенераторов. Отличительной особенностью кварцевых генераторов является наличие высокодобротной электромеханической колебательной системы - кварцевого резонатора, изготавливаемого по отдельному от полупроводников технологическому процессу. Работа кварцевого резонатора основана на применении физического явления - пьезоэлектричества, открытого братьями Кюри в конце 19-го столетия. Применения прямого и обратного пьезоэлектрических эффектов, теории обратной связи, нелинейных режимов работы активной части генератора, дополнительных устройств, повышающих температурную стабильность частоты уже достаточно для того, чтобы рассматривать кварцевые генераторы как специфическую элементную базу, реализованную на основе сложных функциональных принципов.
Кристаллы кварца.
К
Рис. 1 Кристаллы кварца
варц один из самых распространённых минералов в земной коре, породообразующий минерал большинства магматических и метаморфических пород. Свободное содержание в земной коре - 12%. Входит в состав других минералов в виде смесей и силикатов. В чистом виде кварц бесцветен или имеет белую окраску из-за внутренних трещин и кристаллических дефектов. Элементы-примеси и микроскопические включения других минералов, преимущественно оксидов железа, придают ему самую разнообразную окраску. Имеет много разновидностей, среди которых - почти чёрный морион, фиолетовый аметист, жёлтый цитрин и т.д. Причины окраски некоторых разновидностей кварца имеют свою специфическую природу. Кварц относится к группе пьезоэлектриков - анизотропных диэлектриков, в которых наблюдаются прямой и обратный пьезоэффекты. В высокодобротных резонаторах используют кристаллический кварц. При прямом пьезоэлектрическом эффекте механическая сила, приложенная к определённым граням кристалла, деформируя его, вызывает появление электрических зарядов на поверхности кристалла. Причём величина заряда пропорциональна приложенной силе, а знак заряда зависит от направления силы. Обратный пьезоэлектрический эффект состоит в том, что размещение кристалла пьезоэлектрика в электрическом поле вызывает электрическую поляризацию кристалла, механические напряжения в нём, под действием которых кристалл деформируется. Отключение электрического поля вызывает возврат упругого кристалла к его первоначальной форме. При этом тело кристалла, в зависимости от его крепления, совершает более или менее длительные затухающие колебания. Частота колебаний связана с видом вызываемой электрической поляризацией деформации (сжатие-растяжение по длине, ширине или толщине, кручение, контурные колебания, изгиб, сдвиг), геометрическими размерами и физическими свойствами колеблющегося кристалла. Таким образом, пьезоэлектрический кристалл обладает набором резонансных частот. Наиболее высокочастотными являются колебания, вызванные деформациями по толщине.