晶振的诞生过程充满了科学探索和技术革新的色彩,是一段科技与创新的辉煌历程,它深深植根于物理学的基本原理之中,并随着科技的进步而不断演进,晶振技术也经历了从启蒙期到开发期、发展期再到爆发期的演变过程。
晶振的诞生过程充满了科学探索和技术革新的色彩,是一段科技与创新的辉煌历程,它深深植根于物理学的基本原理之中,并随着科技的进步而不断演进,晶振技术也经历了从启蒙期到开发期、发展期再到爆发期的演变过程。在这个过程中,晶振技术不断得到完善和发展,应用领域也不断扩大。从最初的军事领域到后来的民用市场,晶振逐渐成为了电子设备中不可或缺的关键元件之一。
一、科学发现奠定基础-压电效应的发现
1880年,居里兄弟(皮埃尔·居里和雅克·居里)在石英水晶片上施加机械力时,观察到了电荷的偏移,从而提出了压电效应。这一发现为晶振片的诞生奠定了理论基础。压电效应指的是某些晶体在受到机械力作用时,会产生电荷的现象;反之,当电场作用于这些晶体时,它们也会发生形变。
图:压电效应图解
二、技术应用的初步探索-石英谐振器的应用
随着对压电效应研究的深入,人们开始尝试将石英晶体应用于谐振器中。第一次世界大战期间,Paul Langevin发现石英谐振器可应用在声纳上,他深入研究了石英晶体的特性。他利用石英的压电效应,发现石英谐振器能够产生稳定的频率信号,这一特性在声纳技术中具有巨大的应用潜力。声纳技术通过发射声波并接收其回声来探测水下物体,而石英谐振器提供的稳定频率信号则是确保声波发射和接收准确性的关键。这一发现不仅为晶振在军事领域的应用打下了基础,还推动了石英晶体谐振器技术的快速发展。
三、晶振技术的诞生-石英晶体振荡器的制造
Walter Guyton Cady,作为一位在物理学和工程学领域有着深厚造诣的科学家,他敏锐地洞察到了石英晶体在电子振荡器中的潜在应用。1921年,Cady成功制造了第一个石英晶体振荡器。这一发明不仅利用了石英晶体的压电效应,还通过巧妙的电路设计实现了稳定的频率输出。这标志着晶振技术的正式诞生。石英晶体振荡器利用石英晶体的压电效应和谐振特性,能够产生稳定的振荡频率,为电子设备提供了重要的时钟信号源。