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浅谈晶振的老化

文章出处:金丰瑞电子责任编辑:管理员发表时间:2014-05-20

晶体在使用和储存过程中,晶振的频率随着时间的推移会发生变化,这就是晶振的老化。晶振老化的方向没有统一的规律,大部分向负方向飘移。

晶振老化是因为在生产晶体的时候存在应力、污染物、残留气体、结构工艺缺陷等问题。污染物和残留气体的分子会沉积在晶体片上或使晶体电极氧化,振荡频率越高,所用的晶体片就越薄,这种影响就越厉害。

这种影响要经过一段较长的时间才能逐渐稳定,而且这种稳定随着温度或工作状态的变化会有反复——使污染物在晶体表面再度集中或分散。因此,频率低的晶振比频率高的晶振、 石英晶振荡器比石英晶体谐振器、工作时间长的晶振比工作时间短的晶振、连续工作的晶振比断续工作的晶振的老化率要好。当然晶振在使用过程中也要尽量避免和污染物、带腐蚀性物品等接触,长期接触也会使得晶振老化现象加快。

晶振老化的指标主要有日老化和年老化两种,对普通晶振来说,一般要求年老化。日老化容易测量,只需几天到十几天就可以完成。对于年老化的测量,因为不能连续测一年。所以目前普遍采用等效老化的办法:提高储存温度,缩短放置时间。试验表明,在85℃条件下,将晶振放置30天,其频率相对变化相当或超过晶振在正常室温下放置一年的老化量。因此国标规定,对老化鉴定条件是:85℃,30天。

对AT切晶体来说,在晶体使用初期,老化主要受元件内部应力释放影响,频率向升高方向变化,而后期受电极膜吸附的影响,,其频率按对数关系向降低方向变化,随时间增加变化量逐渐降低。为减小出厂时的老化率,生产商大都对产品进行了预老化。

对老化指标,一般都规定产品的老化水平,而它并非明确的试验条件,这种“水平”,是通过生产有计划的抽检而获得的。可能某些个别晶体元件比规定水平会差,这是允许的。   

目前电阻焊密封的石英晶体元件的老化率水平可以控制±5×10-6以下,对于普通精度产品(频差大于±30×10-6)的应用来说,老化指标对元件工作影响并不是很重要,对于小公差(±0×10-6)以下)的晶体元器件来说老化是需要关注的指标。