Ez a magyarázat ismerteti a szintetikus kvarckristály kristályképzési tengelyeit és a kvarckristályok előállítása során használt különböző vágási típusokat (AT, BT és SC vágás).
1. A kvarc kristályszerkezete
A kvarc (SiO₂) trigonális kristályrendszerben kristályosodik. A szerkezet SiO₄-tetraéderek hálózatából áll, amelyek a Z-tengely (más néven c-tengely) mentén spirálisan helyezkednek el.
2. Kristályrajzi tengelyek
A szintetikus kvarckristály a következő fő tengelyekkel rendelkezik:
- a₁-, a₃-, a₃-tengelyek (x-tengelyek): Egy síkban, egymáshoz képest 120°-kal.
- Z-tengely (c-tengely): Megfelel az optikai tengelynek.
- Y-tengely: A Z-tengelyre merőleges elektromos tengely.
3. AT-szelvény
Az AT-szelvény a Z tengelyhez képest az X-Z síkban egy ferde (kb. 35,25°) szelvény. Hőmérsékletstabil oszcilláló kristályok előállítására szolgál. Az oszcilláció a lemez síkjában történik (síkbeli üzemmód).
4. Egyéb kvarcmetszett típusok
A legfontosabb vágási típusok összehasonlítása:
Jellemző | AT vágás | BT vágás | SC vágás |
Vágási szög | ~35,25° Z ellen | ~49° Z ellen | ~34° Z ellen, 22,5° Y ellen |
Hőmérsékleti viselkedés | nagyon jó | közepes | kiváló |
Frekvenciastabilitás | Jó | közepes | nagyon jó |
Mechanikai stabilitás | magas | Kicsit alacsonyabb | Nagyon magas |
Alkalmazás | Standard rezgőkristályok | Órák, kedvező | Űrhajózás, precíziós eszközök |
6. felhasználás - melyik kvarcvágást hol használják?
AT-Cut
Az AT-Cut a legszélesebb körben használt kristályvágás a kvarckristályok esetében, és az összes LRT (LOW ESR Resonator Technology) kvarckristályunk gyártásához használják. Az AT-Cut kristályokat jó hőmérséklet-stabilitás, alacsony frekvencia-drift és széles körű alkalmazás jellemzi. Az AT-csiszolt kristályok nagyon jól miniatürizálhatók, és ideálisak a 3,2-285 MHz-es tartományban található rezonáns kristályokhoz.
AT-Cut kvarckristályaink frekvenciatűrése +25°C-on ±10 ppm +25°C-on. Az öregedés 10 év után ±10 ppm tartományban van. A -20/+70°C hőmérséklet-tartományban a legszűkebb hőmérsékleti stabilitás ±10 ppm, -40/+85°C felett ±15 ppm, -40/+105°C felett = ±30 ppm, és ±50 ppm a -40/+125°C hőmérséklet-tartományban.
Az AT rezgőkristály így minden követelménynek megfelel, még a nagyon pontos rádiós alkalmazások (ISM-sáv, WiFi stb.) esetében is.
BT-Cut
A BT-Cut egy régi vágási szög, és a múltban használták, amikor az AT vágási szög még nem volt annyira fejlett. A BT-Cut rezgőkristályok nagyobb hőmérsékleti stabilitással rendelkeztek, mint az AT-Cut kristályok, de olcsóbban gyárthatók voltak széles frekvenciatartományban, mint az AT-Cut kristályok. A BT-Cut kvarckristályokat ma már nem gyártják - ezeket teljesen felváltották az AT-Cut kvarckristályok.
SC-Cut
Az SC-Cut vágási szög (Stress Compensated Cut) egy kétszeresen elforgatott kvarcvágás, amely kiváló hőmérséklet-stabilitást, nagyon alacsony öregedést és rendkívül magas hosszú távú stabilitást biztosít. Különösen precíziós oszcillátorokban, például OCXO-kban használják, ahol a legkisebb frekvenciaeltérések kritikusak (pl. a távközlésben, 5G, GPS-referenciák, méréstechnika stb. területén).
Az OCXO-k Oven Controlled Crystal Oscillatorok, ahol egy belső "kemencét" használnak, hogy az SC-vágott kristályt állandó ideális hőmérsékleten tartsák. Ez az ideális hőmérséklet a 80-85°C tartományban van, ahol az SC-vágott kristály 0-ciklusa is van. Az OCXO-kban használt SC-Cut kvarckristályok másik különleges tulajdonsága az oszcillációs üzemmódok. Például az OCXO-kban az 5 vagy 10 MHz-es SC-kvarc frekvenciák nem az alapfrekvenciában, hanem az 5. felharmonikusban valósulnak meg. Hogy miért? A C1 vagy dinamikus kapacitásról van szó. Az 5. felhangban lévő kristály sokkal kisebb C1-gyel rendelkezik, mint az alaphang kristály, így az OCXO-ban lévő SC vágott kristály sokkal pontosabban rezeg.
