モノクリスタル水晶

周波数制御プロダクトの製造で使用される水晶は非対称的な六角形の形態のモノラル結晶である。化学的に、水晶は二酸化ケイ素、地表のおよそ14%を構成する地球のbundant鉱物として自然に起こるSiO2である。

現代電子産業のモノラル結晶の水晶の重大さは共鳴に圧電気の結合された特性の結果、高い機械および化学安定性、非常に高いQおよび合成物質の純度の非常にハイ レベルを作り出す現代安価方法である。

水晶は電子機器の制御の頻度のための主な材料として今不可欠で、長期正確さのためにだけセシウムおよびルビジウムのような第一次原子標準によって越えられる。

それにもかかわらずICの製作に使用するシリコン基板に簡単な時計の統合を用いる周波数制御の市場を革命化するためにmems、マイクロ電子機械システムおよびnems、ナノ エレクトロ機械システムの最近の進展は、置かれる。

これらのミニチュア装置はどこに最低のタイミングの正確さが条件であるか当然低価格で加えられた信頼性を提供するすべての簡単な時計を取り替えるかもしれ。

基本的な化学形態で二酸化ケイ素は周波数制御に使用することができないし、非対称的な形態による使用可能な圧電気の質を表わすモノラル結晶の構造であるなる。モノラル結晶の水晶の圧電気（』押すべきギリシャのPiezein 『）はSorbonne、パリ1880のキュリーの兄弟によって発見された。

但しそれは1917年までウェスタン・エレクトリックのフランスの教授LangevinおよびA.M. Nicolsonが海で独自に潜水艦の検出のためのソナーのトランシーバーを設計したときにこの特性が実用化で利用されたことではなかった。

Nicolsonは後で水晶およびロッシェル塩両方を使用して適用のためのいくつかのパテントをファイルすることを続いた。この後の材料は音波および電気刺激に強く答え、Nicolsonによってマイクロフォン、拡声器およびレコードプレーヤーの積み込みのための設計に組み込まれた。Nicolsonが真空管の発振器の頻度を制御するためのPiezo電気材料の使用を提案する間、それは1923年に水晶制御の発振器のための最初のパテントをファイルしたウェズリアン大学の先生の容器だったウォルター。

ハーバード大学のG.W.ピアース教授は今回に水晶発振子の開発のそれ以上の仕事を約遂行した。ピアースの主要な達成は水晶以外および調整された回路真空管1だけを使用して水晶制御の発振器の設計自体ではなかった。

1920年代初期の水晶発振子の開発および無線の技術の間に並んで着実に進歩した。これらの最初の頃の間の水晶発振子のための主要な適用は時間の基準として使用のためであり、無線送信機の頻度を制御するのに水晶発振子が使用されたおよそ1926年までなかった。これはT.所有されたニューヨークのラジオ局WEAFでされ。

AT&TのそしてイギリスのMarconi Companyと共に部分およびS.E.Lだったベル研究所。ドイツは30年代の間に水晶技術の多くの重要な開発を達成した。1934人の氏で企業が非常に頻度を対温度の性能の水晶改善したコミュニケーションを与えた水晶を切りなさいことを切口およびBTでことを鐘の実験室のLackそしてWillardは発見した。

圧力の新しい系列の発見と共に改善されたシーリングおよび生産の技術は水晶および発振器の最近の逆にされたメサ プロセスそして小型化とともに最後の十年の間になされた前進の一部の中に切口をある償った。

圧電気材料は圧力をかけるために服従させたとき指向的に関連の電荷を表わし、逆に電荷の適用は指向的に関連力を材料の内で発生させる。交互になる電界の適用により材料は振動し、続いて機械的に共鳴する。あらゆる機械共鳴の頻度は元のモノラル結晶の水晶の結晶の軸線に関して材料、『切られた角度』、準の機械か電装品の周囲温度および変更の効果の実寸によって定められる。

結晶させた水晶の特性は共鳴に非常に高いQとともに周囲温度のあらゆる変更のための共振周波数の小さな変更に終って高い化学薬品および機械安定性および低温係数、含んでいる。それは自然に起こり、すべては自然な結晶させた水晶を使用して早い実験仕事遂行された。

但し、自然発生する結晶させた水晶は周波数制御の使用のための価値を減らす不純物、泡、ひびおよび結び付けることの包含にこれらがq値を減らすと同時に苦しむ。従って結び付けることおよび不純物から自由な結晶の水晶の純粋な形態を作り出すために総合的な水晶の生産は確立された。

総合的な水晶はおよそ400°Cと1000Kg/cm2の圧力のSi O2の飽和させた解決からオートクレーブで極度の飽和させた解決を作り出す作り出される。

総合的な水晶を製造するプロセスは前指向のモノラル結晶の水晶の種の版を中断される飽和させた解決で準備し、大きい水晶の成長が実験室の下で得られる解決の温度の減少によってこうして不純物を最小にし、材料の有用な容積を最大にする条件を制御した熱水方法として知られている。

合成物質の成長率は最高純度を達成する日またはより少しごとの1mmの順序である。電子回路の使用のための水晶共鳴器はウエファーの各側面に電極をめっきし、適したホールダーに共鳴器を囲むウエファー（かブランク）に結晶の水晶の切断によって作り出される。これがまた電極および準の電気回路部品のサイズそして厚さによって影響されるが本質的に水晶ウエファーの次元共鳴器の頻度を定めるため。

結晶の光軸へのウエファー『切口』のオリエンテーションは共振周波数の正確さおよび最終的な共鳴器の単位のための頻度の必要な低温係数を達成して重大である。『切口』は二番目に順序（quadratic）である頻度温度の特徴を作り出すまたは第三次（従って三つ組み）および特徴はシングルまたはダブルを引っくり返すポイントを表わす。