術(shù)語“晶振的老化“指的是石英振蕩器中頻率隨時間的變化。然而，根據(jù)國際無線電咨詢委員會(CCIR)的定義，老化是“由于振蕩器內(nèi)部變化導致頻率隨時間的系統(tǒng)性變化”。

  圖1典型的老化行為

  老化被定義為頻率隨時間的變化，通常表現(xiàn)為指數(shù)正、衰減的頻率漂移特性。然而，頻率變化的方向可以是正的，也可以是負的，如圖1所示。如圖所示，石英諧振器中可能有幾個因素共同決定了其老化性能。

  例如，當石英諧振器同時受到兩個方向相反、衰變速率不同的機制的作用時，方向反轉(zhuǎn)就會發(fā)生。造成晶體老化的主要因素有兩個。

  分子污染

  由于在器件封裝期間的任何污染，晶體上的物質(zhì)會被添加或去除，從而改變晶體的頻率。因此，在生產(chǎn)過程中，環(huán)境保持清潔，以避免發(fā)生老化效應。例如，用于安裝石英晶體的導電環(huán)氧樹脂可能會產(chǎn)生“出氣”，這可能會在密封的晶體封裝內(nèi)部的惰性氣氛中產(chǎn)生氧化物質(zhì)，因此必須嚴格控制生產(chǎn)過程。

  機械應力

  由于應力，石英晶體也會改變頻率。這種應力可以由各種來源引起，如封裝和支架、環(huán)氧連接、金屬薄膜和石英晶體。加熱和冷卻也會引起應力，因為它們的膨脹系數(shù)不同。石英中的應力可以來自棒材的生長過程或切割、研磨和拋光成晶片的加工過程。

  如何測量晶體振蕩器的老化效應?

  要測量老化效應并不是一件容易的事情。加速老化法是用來測量器件真正老化的方法，通過將器件置于較高的溫度下，在規(guī)定的時間間隔內(nèi)測量頻率，來測量器件的老化程度。例如，將器件放置在85°C的環(huán)境下30天，或在105°C的環(huán)境下168小時，相當于器件在25°C(室溫)下使用一年的時間。

  對于工程師來說，防止晶振老化的方法包括以下幾點：

  選擇高質(zhì)量的晶振器件：

  選擇具有高質(zhì)量和可靠性的晶振器件是防止老化的關(guān)鍵?？梢赃x擇來自知名廠家的產(chǎn)品，或者通過對不同產(chǎn)品的性能和特點進行比較，選擇性能更優(yōu)異的晶振器件。

  選擇適當?shù)膽铆h(huán)境：

  晶振器件的使用環(huán)境對老化有很大的影響，應該選擇適當?shù)膽铆h(huán)境來避免晶振器件的老化。例如，避免將晶振器件暴露在高溫、濕度、震動等條件下，選擇相對穩(wěn)定的環(huán)境條件下使用晶振器件。

  合理設計電路：

  合理設計電路可以減少晶振器件的老化。例如，避免電路中存在過高的電壓、電流、噪聲等因素，減少電路對晶振器件的干擾。

  合理設計散熱系統(tǒng)：

  溫度是影響晶振器件老化的重要因素，合理設計散熱系統(tǒng)可以幫助降低晶振器件的溫度，從而減少老化的影響。

  定期檢測和校準：

  定期對晶振器件進行檢測和校準可以發(fā)現(xiàn)晶振器件老化的跡象，及時采取措施進行更換或修理，以確保晶振器件的穩(wěn)定性和可靠性。