Kiến thức cơ bản về tinh thể thạch anh áp điện

Kiến thức cơ bản về tinh thể thạch anh áp điện
 

1. Đặc điểm hóa học và vật lý

(1) Thành phần của tinh thể SiO2, ở các nhiệt độ khác nhau dưới áp suất khí quyển, cấu trúc của tinh thể thạch anh là khác nhau, nhiệt độ T <573 ℃ tinh thể thạch anh α, khi 573 ℃

(2) Với đặc điểm áp điện:
Hiệu ứng áp điện:
Một số môi trường do tác động cơ học bên ngoài (chẳng hạn như nén, kéo giãn, v.v.) và trong sự phân cực bên trong của nó, hiện tượng tích điện bề mặt được gọi là hiệu ứng áp điện.
Hiệu ứng áp điện nghịch đảo:
Một số môi trường đặt trong điện trường ngoài, do tác dụng của điện trường sẽ gây ra sự dịch chuyển trọng tâm của các điện tích âm và dương bên trong môi trường, làm cho môi chất bị biến dạng, hiệu ứng này gọi là hiệu ứng áp điện nghịch. .
Khi lực dọc theo trục X (hoặc Y) tác dụng lên tinh thể thạch anh, hiệu ứng áp điện xảy ra theo phương X, còn phương Y và Z thì không.Trục X được gọi là trục điện, và trục Y được gọi là trục cơ học.

(3) Với tính dị hướng: Tinh thể thạch anh là loại tinh thể cách nhiệt tốt, gần nhiệt độ phòng, dẫn nhiệt theo trục Z vuông góc với phương trục Z bằng 2 lần chiều trái và phải, dọc theo trục Z hướng a3 giãn nở xấp xỉ tuyến tính. Hệ số giãn nở tuyến tính theo phương vuông góc với trục Z a1 1/2, hệ số điện môi của epsilon, hệ số áp điện d, v.v ... Các giá trị của nó thay đổi theo phương của, ở các nhiệt độ khác nhau, các giá trị của hệ số dẫn nhiệt K và độ giãn nở hệ số A cũng khác nhau.

(4) Thạch anh Piezo là hình dạng đơn tinh thể có tính đối xứng cao, được đặc trưng bởi sự sắp xếp của các nguyên tử và phân tử có quy luật phát triển tốt nên tinh thể thạch anh, ngoại hình là đặc điểm có ý nghĩa nhất về cấu hình, mặt tinh thể tinh thể thạch anh có tổng cộng 30 , 6 m (hình trụ), sáu mặt R (cạnh bề mặt lớn) sáu mặt R (bề mặt) cạnh sáu bề mặt (hình nón ba chiều), sáu mặt phẳng X (mặt phẳng ba cạnh), clip Góc của mặt phẳng M liền kề là 60 °, Góc giữa mặt phẳng M liền kề với mặt phẳng R và mặt phẳng M và mặt phẳng R liền kề là 38 ° 13 ', và Góc giữa mặt phẳng S và mặt phẳng X liền kề là 25 ° 57'.
Tinh thể thạch anh có trục đối xứng C và ba trục A, B, D lệch nhau 120 °.Khi thảo luận về các tính chất vật lý của tinh thể thạch anh, sẽ thuận tiện hơn nếu sử dụng hệ tọa độ hình chữ nhật như trong hình sau.Trục C là trục z, trục A (hoặc B, D) là trục X và trục Y vuông góc với trục X và trục Z.Định hướng được xác định theo tiêu chuẩn IRE năm 1949 và hệ tọa độ Cartesian thuận tay phải được chấp nhận cho cả tinh thể quay thuận tay phải và tay phải.
Như hình vẽ: A, B, C và D là các hệ tọa độ tinh thể
X, Y và Z là các tọa độ hình chữ nhật

(5) Với hiện tượng lưỡng chiết:
Nhưng khi ánh sáng dọc theo phương trục z thì không xảy ra hiện tượng lưỡng chiết, nên người ta còn gọi trục z là quang trục.

Khối lượng riêng của tinh thể thạch anh ρ = 2,65g / cm2, độ cứng là Mohs độ cứng 7, không tan trong triacid (HCL, H2SO4, HNO3) ở nhiệt độ và áp suất thường, thuộc loại độ tan rất nhỏ của các chất, nhưng axit flohidric và amoni hiđro. florua là một dung dịch tốt của tinh thể thạch anh, phương trình phản ứng hóa học của nó
SiO2 hf + 4 = SiF4 + 2 h2o (3 + 3 h2o SiF4 = H2SiO3 h2sif6 + 2)
SiO2 + 4HF + 2NH4F = (NH4) 2SiF6 + 2H2O
Tính chất của nó được sử dụng để ăn mòn chip thạch anh.


2. Loại cắt của wafer thạch anh

Việc cắt phiến thạch anh theo một hướng nhất định của trục tọa độ tinh thể được gọi là dạng cắt của phiến thạch anh.Do tính dị hướng của tinh thể thạch anh, các tính chất điện và nhiệt của các lát thạch anh là khác nhau do tính chất đàn hồi, tính chất áp điện và tính chất nhiệt độ của chúng khác nhau.

Có hai cách để thể hiện biểu tượng cắt của tinh thể thạch anh, một là biểu diễn biểu tượng theo quy định của tiêu chuẩn IRE, cách khác là biểu diễn biểu tượng tùy chỉnh đặc biệt của tinh thể thạch anh.IRE (kiểu cắt được quy định bởi ký hiệu (XYZlWt) với một tập hợp các chữ cái và Góc, nói với XYZ ba chữ cái để biểu thị chiều dày và chiều dài phoi dọc theo trục của vị trí ban đầu, với t (chiều dày), l (chiều dài ), W (chiều rộng) để thể hiện hướng quay, Góc ngược chiều kim đồng hồ cho biết dấu cộng và dấu trừ cho biết chiều kim đồng hồ.
Ví dụ: (Yxl) 35 ° Góc wafer gốc: Hướng Y
Chiều dài tấm ban đầu: hướng X
(XYtl) 5 ° / -50 ° độ dày T (trục X) quay ngược chiều kim đồng hồ 5 °, và sau đó xoay quanh chiều dài L (trục Y) quay 50 ° theo chiều kim đồng hồ, là phương vị cắt phoi thạch anh.
Hầu hết các biểu tượng thông thường của tinh thể thạch anh được thể hiện bằng hai chữ cái viết hoa tiếng Anh.Ví dụ: các ký hiệu thông thường của kiểu cắt 35 ° (YXl) được biểu thị bằng AT và 5 ° / -50 ° (XYtl) được biểu thị bằng NT.