No.024 石英晶体振荡器常见的故障类型

1.结构描述及特性分析

（1） 结构描述

石英晶体振荡器是利用石英晶体 （二氧化硅的结晶体） 的压电效应制成的一种振荡器，在振荡器的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到引脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体振荡器，简称为石英晶体或晶体、晶振，其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃、陶瓷或塑料封装的。晶体振荡器如图No.024-1所示。

（2） 特性分析

① 石英晶体振荡器是由品质因素极高的石英晶体振子 （振荡器和振荡电路） 组成。晶体的品质、切割取向、晶体振子的结构及电路形式等共同决定振荡器的性能。国际电工委员会 （IEC） 将石英晶体振荡器分为普通晶体振荡器 （TCXO）、电压控制式晶体振荡器（VCXO）、温度补偿式晶体振荡器 （TCXO） 和恒温控制式晶体振荡器 （OCXO） 4类。目前发展中的还有数字补偿式晶体振荡器 （DCXO）。

② 石英晶体振荡器常见的故障有：（a） 谐振频率频偏；（b） 内部开路；（c） 内部漏电；（d） 与其相连的外围电容器漏电。从这些故障看，使用万用表的高阻挡和测试仪的Ⅵ曲线功能应能检查出 （c） 和 （d） 的故障，但这将取决于它的损坏程度。

③ 石英晶体振荡器实际应用的环境需要慎重考虑，例如，高强度的振动或冲击会给振荡器带来问题。除了可能产生物理损坏，振动或冲击可在某些频率下引起错误的动作。这些外部感应的扰动会产生频率跳动、增加噪声，导致间歇性振荡器失效。对于要求特殊EMI兼容的应用 （EMI是另一个要优先考虑的问题），除了采用合适的PC母板布局技术，重要的是选择可提供辐射量最小的时钟振荡器。一般来说，具有较慢上升/下降时间的振荡器呈现较好的EMI特性。

2.故障形成原因及机理

石英晶体振荡器最可能的故障类型是谐振频率的永久性变化。这种变化可能由下列问题中的一个或几个所引起。

① 污染物的吸收或析出改变了石英晶体振荡器的质量。

② 电极界面与晶面之间的应力释放。

③ 空气透进密封组件，使晶体振荡受到衰减。

④ 石英晶体振荡器所加电压过高。

⑤ 放射性辐射引起晶体电离。

⑥ 机械振动、冲击加速 （过大的力可能使电极结合或者使结构形变）。

3.解决措施

根据上述对主要故障现象形成原因及其机理分析，可有针对性地采取对应措施予以解决。