石英是由硅原子和氧原子組合而成的二氧化硅(Silicon Dioxide, SiO2), 以32點(diǎn)群的六方晶系形成的單結(jié)晶結(jié)構(gòu)﹝圖一﹞.單結(jié)晶的石英晶體結(jié)構(gòu)具有壓電效應(yīng)特性, 當(dāng)施加壓力在晶體某些方向時(shí), 垂直施力的方向就會(huì)產(chǎn)生電氣電位. 相對(duì)的當(dāng)以一個(gè)電場(chǎng)施加在石英晶體某些軸向時(shí), 在另一些方向就會(huì)產(chǎn)生變形或振動(dòng)現(xiàn)象. 掌握單結(jié)晶石英材料的這種壓電效應(yīng), 利用其發(fā)生共振頻率的特性, 發(fā)揮其精確程度作為各類型頻率信號(hào)的參考基準(zhǔn), 就是水晶震蕩器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用. 因?yàn)槭⒕w具有很高的材料Q值,所以絕大部份的頻率控制組件,如共振子及振蕩器,都以石英材料為基礎(chǔ). 以石英為基礎(chǔ)的頻率控制組件可以依其壓電振動(dòng)的屬性, 可以分為體波(bulk wave)振動(dòng)組件及表面聲波(surface acoustic wave)振動(dòng)組件. 體波振動(dòng)組件如石英晶體共振子, 石英晶體濾波器及石英晶體振蕩器, 表面波振動(dòng)組件如表面波濾波器及表面波共振子. 當(dāng)石英晶體以特定的切割方式, 以機(jī)械加工方式予以表面研磨, 完成特定的外型尺寸就是通稱的石英芯片(quartz wafer 或 quartz blank ). 將這個(gè)石英芯片放置在真空還境中, 于表面鍍上電極后,再以導(dǎo)電材料固定在金屬或是陶瓷基座上, 并加以封裝, 就成為一般所謂的石英晶體共振子( quartz crystal resonator ). 利用石英共振子在共振時(shí)的低阻抗特性及波的重迭特性, 用鄰近的雙電極, 可以做出石英晶體濾波器. 將石英振蕩子加上不同的電子振蕩線路, 可以做成不同特性的石英振蕩器. 例如: 石英頻率振蕩器(CXO), 電壓控制石英晶體振蕩器(Voltage Controlled Crystal Oscillator, VCXO), 溫度補(bǔ)償石英晶體振蕩器(Temperature Compensated Crystal Oscillator, TCXO), 恒溫槽控制石英晶體振蕩器(Oven Controlled Crystal Oscillator, OCXO)…等. 相對(duì)于體波諧振的是表面聲波的諧振. 將石英晶體表面鍍以叉狀電極(inter-digital-transducer, IDT)方式所產(chǎn)生的表面振蕩波, 可以制造出短波長(zhǎng)(高頻率)諧振的表面聲波共振子(SAW Resonator)或表面聲波濾波器(SAW Filter).