Esta explicación describe los ejes cristalográficos de un cristal de cuarzo sintético y los diferentes tipos de corte (corte AT, BT y SC) utilizados en la producción de cristales de cuarzo.
1. estructura cristalina del cuarzo
El cuarzo (SiO₂) cristaliza en el sistema cristalino trigonal. La estructura consiste en una red de tetraedros de SiO₄ dispuestos en espiral a lo largo del eje Z (también conocido como eje c).
2. ejes cristalográficos
Un cristal de cuarzo sintético tiene los siguientes ejes principales:
- ejes a₁-, a₃-, a₃ (ejes x): En un plano, a 120° entre sí.
- Eje Z (eje c): Corresponde al eje óptico.
- Eje Y: Eje eléctrico, perpendicular al eje Z.
3. Sección AT
La sección AT es una sección inclinada (aprox. 35,25°) con respecto al eje Z en el plano X-Z. Se utiliza para producir cristales oscilantes de temperatura estable. La oscilación tiene lugar en el plano de la placa (modo planar).
4. otros tipos de corte del cuarzo
Comparación de los tipos de corte más importantes:
Característica | Corte AT | Corte BT | Corte SC |
Ángulo de corte | ~35,25° contra Z | ~49° contra Z | ~34° contra Z, 22,5° contra Y |
Comportamiento térmico | Muy bueno | Medio | Excelente |
Estabilidad de frecuencia | Buena | Media | Muy alta |
Estabilidad mecánica | Alta | Ligeramente inferior | Muy alta |
Aplicación | Cristales oscilantes estándar | Relojes, favorable | Viajes espaciales, dispositivos de precisión |
6. uso - ¿qué corte de cuarzo se utiliza y dónde?
AT-Cut
El corte AT es el más utilizado para los cristales de cuarzo y se emplea para fabricar todos nuestros cristales de cuarzo LRT (tecnología de resonador de baja ESR). Los cristales AT-Cut se caracterizan por una buena estabilidad térmica, una baja deriva de frecuencia y una amplia gama de aplicaciones. Los cristales de corte AT se pueden miniaturizar muy bien y son ideales para cristales resonantes en el rango de 3,2 - 285 MHz.
La tolerancia de frecuencia a +25°C de nuestros cristales de cuarzo de corte AT es de ±10 ppm a +25°C. El envejecimiento es del orden de ±10 ppm al cabo de 10 años. En el rango de temperatura de -20/+70°C, la estabilidad de temperatura más estrecha posible es de ±10 ppm, sobre -40/+85°C ±15 ppm, sobre -40/+105°C = ±30 ppm, y ±50 ppm en el rango de temperatura de -40/+125°C.
El cristal oscilante AT cumple así todos los requisitos, incluso para aplicaciones de radio muy precisas (banda ISM, WiFi, etc.).
BT-Cut
El BT-Cut es un ángulo de corte antiguo y se utilizaba en el pasado, cuando el ángulo de corte AT aún no estaba tan desarrollado. Los cristales oscilantes BT-Cut tenían mayor estabilidad de temperatura que los cristales AT-Cut, pero podían fabricarse de forma más barata en una amplia gama de frecuencias que los cristales AT-Cut. Hoy en día ya no se fabrican cristales de cuarzo BT-Cut, que han sido completamente sustituidos por cristales de cuarzo AT-Cut.
SC-Cut
El ángulo de corte SC-Cut (Stress Compensated Cut) es un corte de cuarzo de doble rotación que ofrece una excelente estabilidad térmica, un envejecimiento muy reducido y una estabilidad a largo plazo extremadamente alta. Se utiliza sobre todo en osciladores de precisión como los OCXO, donde las desviaciones de frecuencia más pequeñas son críticas (por ejemplo, en telecomunicaciones, 5G, referencias GPS, tecnología de medición, etc.).
Los OCXO son osciladores de cristal controlados por horno, en los que se utiliza un "horno" interno para mantener el cristal de corte SC a una temperatura ideal constante. Esta temperatura ideal está en el rango de 80 - 85°C donde el cristal SC-cut también tiene su ciclo 0. Otra característica especial de los cristales de cuarzo SC-Cut en OCXOs son los modos de oscilación. Por ejemplo, en los OCXO, las frecuencias de cuarzo SC con 5 ó 10 MHz no se realizan en la fundamental, sino en el 5º armónico. ¿Por qué? Se trata del C1 o capacitancia dinámica. Un cristal en el 5º armónico tiene una C1 mucho menor que un cristal fundamental, de modo que el cristal de corte SC en el OCXO oscila con mucha más precisión.
