ความรู้พื้นฐานของคริสตัลควอทซ์เพียโซอิเล็กทริก

ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับคริสตัลควอตซ์เพียโซอิเล็กทริก
 

1. ลักษณะทางเคมีและกายภาพ

(1) องค์ประกอบของคริสตัล SiO2 ที่อุณหภูมิต่างกันภายใต้ความดันบรรยากาศ โครงสร้างของผลึกควอตซ์จะแตกต่างกัน อุณหภูมิ T < 573 ℃ α คริสตัลควอตซ์ α เมื่อ 573 ℃ < T < 870 ℃ คริสตัลควอตซ์ β จุดหลอมเหลว 1750 ℃ เรามักจะพูดว่าคริสตัลควอตซ์แบบเพียโซอิเล็กทริกหมายถึงคริสตัลควอทซ์ α

(2) ด้วยลักษณะเพียโซอิเล็กทริก:
ผลเพียโซอิเล็กทริก:
สื่อบางอย่างเนื่องจากการกระทำทางกลภายนอก (เช่นการบีบอัด การยืดตัว และอื่นๆ) และในโพลาไรเซชันภายใน ปรากฏการณ์ของประจุที่พื้นผิวเรียกว่าเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริก
ผลกระทบเพียโซอิเล็กทริกผกผัน:
สื่อบางชนิดที่วางอยู่ในสนามไฟฟ้าภายนอกเนื่องจากการกระทำของสนามไฟฟ้าจะทำให้เกิดการเคลื่อนตัวของจุดศูนย์กลางของประจุบวกและลบภายในตัวกลางทำให้เกิดการเสียรูปของตัวกลาง ผลกระทบนี้เรียกว่าผลเพียโซอิเล็กทริกผกผัน .
เมื่อแรงตามแนวแกน X (หรือ Y) กระทำต่อผลึกควอทซ์ เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกจะเกิดขึ้นในทิศทาง X ในขณะที่ทิศทาง Y และ Z จะไม่เกิดขึ้นแกน X เรียกว่าแกนไฟฟ้า และแกน Y เรียกว่าแกนเครื่องกล

(3) ด้วย anisotropy: ผลึกควอตซ์เป็นฉนวนที่ดี ใกล้กับอุณหภูมิห้อง การนำความร้อนตามแกน Z ตั้งฉากกับทิศทางแกน Z 2 เท่าด้านซ้ายและขวา ตามทิศทางแกน Z a3 ประมาณการขยายตัวเชิงเส้น สัมประสิทธิ์ของสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นตามทิศทางที่ตั้งฉากกับแกน Z a1 1/2 สัมประสิทธิ์ไดอิเล็กตริกของเอปซิลอน สัมประสิทธิ์เพียโซอิเล็กทริก d เป็นต้น ค่าจะแปรผันตามทิศทาง ที่อุณหภูมิต่างกัน ค่าการนำความร้อน K และการขยายตัว ค่าสัมประสิทธิ์ A ก็ต่างกัน

(4) Piezo ควอตซ์มีรูปร่างสมมาตรสูงของผลึกเดี่ยว โดดเด่นด้วยการจัดเรียงของอะตอมและโมเลกุลมีกฎคริสตัลควอตซ์ที่พัฒนามาอย่างดี ลักษณะเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดการกำหนดค่ากฎ คริสตัลควอตซ์คริสตัลใบหน้าทั้งหมด 30 , 6 ม. (ทรงกระบอก), ผิว R หกตัว (ขอบพื้นผิวขนาดใหญ่) ผิว R หกตัว (พื้นผิว) ขอบพื้นผิวหก s (รูปกรวยบางส่วนสามทาง), ระนาบ X หกลำ (ระนาบบางส่วนของไตรภาคี), คลิปมุมของระนาบ M ที่อยู่ติดกันคือ 60°, มุมระหว่างระนาบ M ที่อยู่ติดกันและระนาบ R และระนาบ M และระนาบ R ที่อยู่ติดกันคือ 38°13 ' และมุมระหว่างระนาบ S ที่ติดกันและระนาบ X คือ 25°57 '
คริสตัลควอตซ์มีแกนลูกบาศก์ของสมมาตร C และแกน A, B และ D สามแกนที่อยู่ติดกัน 120°เมื่อพูดถึงคุณสมบัติทางกายภาพของผลึกควอทซ์ การนำระบบพิกัดสี่เหลี่ยมมาใช้จะสะดวกกว่า ดังแสดงในรูปต่อไปนี้แกน C คือแกน z แกน A (หรือ B, D) คือแกน X และแกน Y ตั้งฉากกับแกน X และแกน Zการวางแนวถูกกำหนดตามมาตรฐาน IRE ปี 1949 และระบบพิกัดคาร์ทีเซียนที่ถนัดขวาถูกนำมาใช้สำหรับคริสตัลการหมุนทั้งทางขวาและทางขวา
ดังแสดงในรูป: A, B, C และ D เป็นระบบพิกัดคริสตัล
X, Y และ Z เป็นพิกัดสี่เหลี่ยม

(5) ด้วย birefringence:
แต่เมื่อแสงตามแนวแกน z ไม่เกิดการหักเหของแสง จึงเรียกแกน z ว่าเป็นแกนแสง

ความหนาแน่นของผลึกควอตซ์ ρ=2.65g/cm2 ความแข็งคือ Mohs hardness 7 ซึ่งไม่ละลายใน triacid (HCL,H2SO4,HNO3) ที่อุณหภูมิห้องและความดัน เป็นของสารที่ละลายได้น้อยมาก แต่กรดไฮโดรฟลูออริกและแอมโมเนียมไฮโดรเจน ฟลูออไรด์เป็นสารละลายที่ดีของผลึกควอทซ์ ซึ่งเป็นสมการปฏิกิริยาเคมี
SiO2 hf + 4 = SiF4 + 2 h2o (3 + 3 h2o SiF4 = H2SiO3 h2sif6 + 2)
SiO2+4HF+2NH4F= (NH4) 2SiF6+2H2O
คุณสมบัติของมันถูกใช้สำหรับการกัดกร่อนของชิปควอทซ์


2. ประเภทการตัดของแผ่นเวเฟอร์ควอทซ์

การตัดแผ่นเวเฟอร์ควอตซ์ไปยังแนวแกนพิกัดคริสตัลเรียกว่ารูปแบบการตัดของแผ่นเวเฟอร์ควอตซ์เนื่องจากแอนไอโซโทรปีของผลึกควอทซ์ คุณสมบัติทางไฟฟ้าและทางความร้อนของชิ้นควอทซ์จึงแตกต่างกันเนื่องจากคุณสมบัติการยืดหยุ่นที่แตกต่างกัน คุณสมบัติของเพียโซอิเล็กทริก และคุณสมบัติของอุณหภูมิ

มีสองวิธีในการแสดงสัญลักษณ์การเจียระไนของคริสตัลควอตซ์ วิธีหนึ่งคือการแสดงสัญลักษณ์ที่กำหนดโดยมาตรฐาน IRE อีกวิธีหนึ่งคือการแสดงสัญลักษณ์ที่กำหนดเองซึ่งมีลักษณะเฉพาะสำหรับคริสตัลควอตซ์IRE (ประเภทการตัดที่กำหนดโดยสัญลักษณ์ (XYZlWt) ด้วยชุดตัวอักษรและมุม พูดด้วย XYZ สามตัวอักษร เพื่อแสดงถึงความหนาและความยาวของเศษตามแนวแกนของตำแหน่งเดิม โดยมี t (ความหนา) l (ยาว) ), W (ความกว้าง) แทนทิศทางการหมุน, มุมทวนเข็มนาฬิกากล่าวว่าเครื่องหมายบวกและลบตามเข็มนาฬิกา
ตัวอย่าง: (Yxl) 35° มุมเวเฟอร์ดั้งเดิม: ทิศทาง Y
ความยาวเวเฟอร์เดิม: X ทิศทาง
(XYtl) ความหนา 5°/-50 ° T (แกน X) การหมุนทวนเข็มนาฬิกา 5° และรอบความยาว L (แกน Y) การหมุนตามเข็มนาฬิกา 50° คือแอซิมัทสำหรับการตัดเศษแบบควอตซ์
สัญลักษณ์ทั่วไปของคริสตัลควอตซ์ส่วนใหญ่แสดงด้วยตัวพิมพ์ใหญ่ภาษาอังกฤษสองตัวตัวอย่างเช่น สัญลักษณ์ทั่วไปของประเภทการตัด 35° (YXl) จะแสดงด้วย AT และ 5°/-50 ° (XYtl) จะแสดงด้วย NT