晶体的老化原因？如何防止老化？

晶体的老化原因？如何防止老化？

术语“晶体的老化“指的是石英振荡器中频率随时间的变化。然而，根据国际无线电咨询委员会(CCIR)的定义，老化是“由于振荡器内部变化导致频率随时间的系统性变化”。

图1典型的老化行为

老化被定义为频率随时间的变化，通常表现为指数正、衰减的频率漂移特性。然而，频率变化的方向可以是正的，也可以是负的，如图1所示。如图所示，石英谐振器中可能有几个因素共同决定了其老化性能。

例如，当石英谐振器同时受到两个方向相反、衰变速率不同的机制的作用时，方向反转就会发生。造成晶体老化的主要因素有两个。

分子污染

由于在器件封装期间的任何污染，晶体上的物质会被添加或去除，从而改变晶体的频率。因此，在生产过程中，环境保持清洁，以避免发生老化效应。例如，用于安装石英晶体的导电环氧树脂可能会产生“出气”，这可能会在密封的晶体封装内部的惰性气氛中产生氧化物质，因此必须严格控制生产过程。

机械应力

由于应力，石英晶体也会改变频率。这种应力可以由各种来源引起，如封装和支架、环氧连接、金属薄膜和石英晶体。加热和冷却也会引起应力，因为它们的膨胀系数不同。石英中的应力可以来自棒材的生长过程或切割、研磨和抛光成晶片的加工过程。

如何测量晶体振荡器的老化效应？

要测量老化效应并不是一件容易的事情。加速老化法是用来测量器件真正老化的方法，通过将器件置于较高的温度下，在规定的时间间隔内测量频率，来测量器件的老化程度。例如，将器件放置在85°C的环境下30天，或在105°C的环境下168小时，相当于器件在25°C（室温）下使用一年的时间。

对于工程师来说，防止晶振老化的方法包括以下几点：

选择高质量的晶振器件：

选择具有高质量和可靠性的晶振器件是防止老化的关键。可以选择来自知名厂家的产品，或者通过对不同产品的性能和特点进行比较，选择性能更优异的晶振器件。

选择适当的应用环境：

晶振器件的使用环境对老化有很大的影响，应该选择适当的应用环境来避免晶振器件的老化。例如，避免将晶振器件暴露在高温、湿度、震动等条件下，选择相对稳定的环境条件下使用晶振器件。

合理设计电路：

合理设计电路可以减少晶振器件的老化。例如，避免电路中存在过高的电压、电流、噪声等因素，减少电路对晶振器件的干扰。

合理设计散热系统：

温度是影响晶振器件老化的重要因素，合理设计散热系统可以帮助降低晶振器件的温度，从而减少老化的影响。

定期检测和校准：

定期对晶振器件进行检测和校准可以发现晶振器件老化的迹象，及时采取措施进行更换或修理，以确保晶振器件的稳定性和可靠性。