我們常常問，晶體元器件是什么？
(資料圖片僅供參考)
晶體元器件為電子系統(tǒng)提供穩(wěn)定的頻率信號，控制電子系統(tǒng)有效地工作，按照一定時序，確保系統(tǒng)功能的實現。因為晶振輸出的頻率是一個非常穩(wěn)定的頻率信號，因此被稱為在電子系統(tǒng)中的心臟。讓各個系統(tǒng)按照規(guī)定的時間完成任務。
有源類器件與無源類器件
晶體類，諸如諧振器，是無源類器件，它的內部只有一個石英晶片，配合系統(tǒng)實現頻率控制。像電阻電容一樣，是一個無源器件，需配合整個電路實現頻率控制的功能。石英諧振內部的石英晶片是一個穩(wěn)定的選頻器件，它的有效電路相當于一個阻容感的電路組合。根據石英晶體的材料特性，它有特殊的選頻功能，能夠輸出非常穩(wěn)定的頻率信號，從而實現整個系統(tǒng)的功能。它可以做頻率控制、濾波器和高端的晶體振蕩器。高端的晶體振蕩器，內部就是采用無源封裝，并搭建特殊的電路。由于石英材料特性穩(wěn)定，可以大量生產，并且價格低廉，因此其應用非常廣泛。
晶振類，諸如振蕩器，是有源類器件，它供上電，就可以輸出頻率，應用場景非常多。作為有源類器件，施加一定的電信號，使得石英晶體和振蕩電路形成環(huán)路，就能輸出穩(wěn)定的頻率信號。就像集成電路一樣，施加電壓后，就會實現它的功能。石英晶體振蕩穩(wěn)定，其誤差為百萬分之一為量級，非常微小。晶振加上電后就會實現頻率信號輸出，可以實現完整的頻率控制功能，使用起來非常方便。
石英振蕩器的發(fā)展歷程
有數字電路以來，就有石英振蕩器的概念。最早的振蕩器用電阻和電容搭建出來的，后來發(fā)現石英材料提供一個很高的品質因素，包括穩(wěn)定度、相位噪聲好，振蕩性能參數優(yōu)異。因為石英材料Q值高，利用其特性，將很大程度提高石英材料的性能參數。從上個世紀開始，逐步得到廣泛的應用。并且隨著生產的加工參數、電路的發(fā)展，振蕩器各種參數的發(fā)展得到顯著的提升。
技術的進步對我們日常的生活的影響
我們佩戴的機械手表，價格相應比較昂貴，它的精度每天變化范圍為五到十秒。我們日常生活中見到的基本是石英手表，價格雖然很便宜，但保持很高的精度，一個月變化范圍在兩到三秒之內。
Q值即品質因素，是體現頻率穩(wěn)定的參數。Q值越高，穩(wěn)定度越高。以往的機械手表的品質因子（即Q值）比較低，因此，機械手表誤差大，不準確。石英晶體的Q值很高，因此石英手表的精度很高。
產品特性
晶振的工作原理是石英晶體的壓電效應。給晶體施加一定的壓力，產生一定的電荷。如果施加一定的電流或電壓，就會產生一定的形變。壓力和電荷出現諧振后，就會振蕩在固有的頻率上。我們常用的AT石英材料，薄片，頻率和厚度成反比。生產過程中通過研磨、鍍膜等各種工藝，把晶片減薄成我們要求的頻率。
晶振產品由石英晶片和芯片構成的，外邊還有一個基座，石英晶片非常薄，最薄的只有十幾微米的厚度，晶片兩面鍍上金電極，搭配振蕩電路，可以產生穩(wěn)定的輸出信號。由于金電極是純金，具有很好的穩(wěn)定性，應用于航天器等高可靠要求的場合中。
如何設計新產品？
航天科工203所基于用戶對性能參數、指標的要求，基于石英材料特性，根據設計規(guī)范，開發(fā)出新的產品。并采用新的石英芯片，采用特殊工藝參數的加工，其中包括切形、切角、厚度、外形尺寸、性能參數等指標，重新設計，進行工藝改進，以此滿足用戶性能指標的各種要求。設計成新產品后，還要經過各種試驗，包括力學環(huán)境試驗、溫度環(huán)境試驗的各種考核，達到我們對新產品的要求，實現新產品的開發(fā)。
持續(xù)攻關，提高指標
研發(fā)過程中會遇到各種困難。諸如面臨石英晶片的加工，隨著頻率的不斷升高，晶片厚度比頭發(fā)絲要薄的十幾微米，到幾百兆頻率。203所采取特有的特殊工藝，實現了薄晶片的制作。由于晶振的體積越來越小，性能指標越來越高，這樣就對芯片提出更高的要求。我們不斷嘗試新的芯片，調試各種芯片的參數，實現產品的小型化。在研制高頻高性能小型化晶體中面臨各種困難，通過不斷試驗，不斷攻關，不斷地對參數進行調試，實現產品的研制。
此外，在型號裝備中，對元器件的可靠性提出了非常高的要求。例如航天器長期在軌運行，需要全面提升元器件的質量，通過對每一個器件性能進行全面考核，達到航天器的指標要求。
設計上變更，源頭上改進
研發(fā)團隊通過大量攻關，全面了解芯片內部的參數，了解石英材料的特質，以及產品的實現工藝，從而完成了多數產品的能力提升。并且完成了新產品的鑒定檢驗和環(huán)境試驗評估，確保產品可靠性，滿足用戶長期工作和高可靠的要求。
203所的晶體元器件已經廣泛應用在空間站等場景。203所為重大工程建設提供了高可靠的元器件，保證了重大任務的完成。目前，203所持續(xù)攻關，攻克更高更難的技術問題，達到更高的指標要求，為國家的經濟建設做出自己的一份貢獻。（吳巍、睢建平）
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