Cristales de cuarzo

UNIVERSIDAD NACIONAL
AUTÓNOMA DE MEXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA

DIVISIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

CIRCUITOS INTEGRADOS ANALÓGICOS (621)
Grupo:5
Trabajo: Cristales de cuarzo
Por:
Ortega Tapia Aarón Gamaliel

Profesor: M.I. Lauro Santiago Cruz

SEMESTRE: 2010-1.
FECHA DE ENTREGA DE PRÁCTICA: 28/10/2010

Cristales de Cuarzo
Un cristal de cuarzo es un material que se utiliza enelectrónica para aprovechar el efecto piezoeléctrico, este se prefiere sobre otros materiales debido a que posee una mayor estabilidad, es decir, conserva la misma frecuencia para la que fue cortado.
¿Qué es el efecto piezoeléctrico?
En general, se puede decir que un cristal de cuarzo tiene la siguiente estructura, misma de la que se pueden obtener distintos cortes que poseen diferentescaracterísticas.
Dentro de la naturaleza, los cristales completos de cuarzo tienen un corte hexagonal con terminaciones en punta. Se asocian tres conjuntos de ejes con un cristal: óptico, eléctrico y mecánico. El eje longitudinal que une las puntas al final de los cristales se llama el eje Z u óptico. Las tensiones eléctricas aplicadas al eje óptico no producen el efecto piezoeléctrico. El eje X oeléctrico pasa diagonalmente a través de las esquinas opuestas del hexágono. El eje que es perpendicular a las caras del cristal es el eje Y o mecánico.
Si se corta del cristal una sección delgada y plana de tal forma que los lados planos sean perpendiculares a un eje eléctrico, los esfuerzos mecánicos a lo largo del eje Y producirán cargas eléctricas en los lados planos. Como la tensión cambia de lacompresión a la tensión, y viceversa, se invierte la polaridad de la carga. De forma contraria, si una carga eléctrica alterna se coloca en los lados planos, se produce una vibración mecánica a lo largo del eje Y.
Esto es el efecto piezoeléctrico y también se exhibe cuando se aplican fuerzas mecánicas a lo largo de las caras de un cristal cortado con sus lados planos perpendiculares al eje Y.Cuando se corta una sección delgada del cristal paralela al eje Z con sus caras perpendiculares al eje X, se llama un cristal con corte X. Cuando las caras son perpendiculares al eje Y, se llama un cristal con corte Y. Se pueden obtener una variedad de cortes al rotar el plano de corte alrededor de uno o más ejes. Si el corte Y se hace a un ángulo de 35°20’ del eje vertical, se obtiene un corte AT.Otros tipos de cortes para los cristales incluyen el BT, CT, DT, ET, A C, GT, MT, NT y JT.
El corte AT es el más popular para los resonadores de cristal de alta y muy alta frecuencia.
El tipo, largo y grosor de un corte y el modo de vibración determinan la frecuencia de resonancia natural del cristal. Las frecuencias de resonancia para cristales con corte AT varían desde aproximadamente 800 kHzhasta aproximadamente 30 MHz.
Los cortes CT y DT exhiben un corte de baja frecuencia y son más útiles en el campo de 100 a 500 kHz. El corte MT vibra longitudinalmente y es útil en el campo de 50 a 100 kHz mientras que el corte NT tiene un campo útil abajo de 50 kHz.
Los trozos de cristal se montan por lo general en portacristales, que incluyen la montura y los ensambles de la cubierta. Unaunidad de cristal se refiere al portacristal y al cristal en sí. Debido a que la estabilidad de un cristal depende hasta cierto grado de la temperatura, una unidad de cristal puede montarse en un horno para mantener una temperatura de operación constante.
La relación entre la frecuencia de operación del cristal y su grosor se expresa matemáticamente como
h =65.5fn
En donde h = grosor del cristal enpulgadas
fn = frecuencia de resonancia natural del cristal en Hertz.
Modelo de un Cristal de Cuarzo
En realidad, cuando se habla de cristales de cuarzo, debemos referirnos a un modelo electromecánico, debido a que las tensiones que se aplican son eléctricas, mientras que las vibraciones son mecánicas, sin embargo, es posible realizar una analogía del modelo electromecánico con un modelo...