压电晶体的来历

在1906年居里兄弟皮尔（P?Curie）与杰克斯（J?Curie）发现了压电效应，起先，皮尔致力于焦电现象，与晶振对称性关系的研究，后来兄弟俩却发现，在某一类晶振中施以压力会有电性产生。他们有系统的研究了施压方向与电场强度间的关系，及预测某类晶体具有压电效应。

可是早在居里兄弟发现压电性后的三分之一世纪中，压电效应在应用上几乎没有受到任何重视。就是皮尔本人也只不过用它来测量镭元素所辐射出的电荷罢了。到了第一次世界大战，盟军军舰受到德国潜艇的攻击大量受损，于是设法寻找有效侦测潜艇的方法。因为电磁波无法有效穿透海水，而声波则能容易地在海里行进，因此，当时的蓝杰文（P.Langevin）发展出利用石英压晶体管作为声波产生器。可惜等到有了好结果，大战已接近尾声而来不及用上了。石英两面各贴一钢片，使其振荡频率降到50KHz，外加一电脉波讯号，则经换能器转换成声波传至海底；过一段时间后，换能器接收到由海底反射之回波，由来回时间及波在海中行进的速度，可决定换能器到海底的距离。这个原理同样可测潜艇的位置。

第一次大战后不久，石英换能器便发展出两项重要的应用。首先，哈佛大学的皮尔士教授（G.W.Pierce）用石英晶体制作超声波干涉仪，由石英所发生的超声波和图中声波反射器所反射的回波混合，产生极大值，若微调反射板使前进或后退，则可获得另一极大值，由两极大值间的距离，亦即反射板在两相邻极大值间所移动的距离，可测出声波波长。因为已知频率，因此由频率与波长的乘积，可定出波在气体介质中的速度。同时，由几个极大值间的振幅降低率，可求出波在气体中的表减系数。当时用它来测量声波在二氧化碳中波速对频率的关系，而求出波速的色散关系。用这种方法，可研究气体在不同混合比与温度下声波的波速与衰减率。

1927年，伍德（R.W.Wood）与鲁密斯（A.L.Loomis）首先使用高功率超声波。使用蓝杰文型的石英换能器配合高功率真空管，在液体中产生高能量，使液体引起所谓的空腔（cavitation）现象。同时也研究高功率超声波对生物试样的效应。

石英晶体另一个重要的应用在于获得高度频率选择性的振荡器。石英晶体是一个高Q值的压电芯片，高Q值意味着低的声波能量损耗（其衰减率则与频率平方成正比）；高Q值也意味着窄频带，因此不适合声音传输电路使用。为了能在载波通信系统中使用，可用一串联电感来获得宽带操作。此类滤波器的结构图，它常被用在有线通讯系统、微波通讯系统等。

 在水下音响（underwatersound）的研究中发现，石英晶体并不是很好的换能器材料，但是它的振荡频率却不随温度而变，也就是所谓的具有低的温度系数。这种频率对温度的高稳定性，用在控制振荡器的频率，及某些滤波器上是最佳选择。后来，卡迪（Cady）教授第一次利用石英当作频率控制器，图四就是最早期的晶体控制振荡器电路。因为晶体具有极高的Q值，振荡器的频率受到晶体共振频率的控制，且频率不随温度变化而变。后来，皮尔士和皮尔士-米勒（Pierce-Miller）又发明一种以后广被采用的晶体控制振荡电路。在第二次世界大战中，大约使用了一千万个晶体振荡器，用以建立坦克与坦克之间及地面和飞机之间的通讯。

  现在晶振在生活中广泛用于通讯产品等电子消费类，其优点有：

1、频率长期稳定性极高；

2、Q值高，带宽很窄，有利于选频；

3、体积小，适应现在集成工艺要求。