石英晶振和MEMS硅晶振有何区别?

作者:cambrain     发布时间:2025-01-22     点击数:0    

石英晶振和MEMS硅晶振有诸多区别,主要体现在以下几个方面:

1.工作原理

石英晶振:利用石英晶体的压电效应,即晶体在受到机械应力时,会在晶体内部产生电荷分离,从而形成电压差,反之在电场作用下也会产生机械振动,以此来产生稳定的频率信号。

MEMS硅晶振:利用硅材料的机械特性和微机电系统技术,当施加电场时,硅微结构会受到电场力的作用而振动,进而产生稳定的频率输出。

2.性能表现

稳定性:一般来说,石英晶振具有更高的频率准确度和稳定性,通常能达到1ppm-25ppm的精度;MEMS硅晶振虽然技术在进步,但整体稳定性稍逊一筹,一般在10ppm-50ppm。

相位噪声和抖动:同样频率下,石英晶振的相位噪声和抖动表现更优,信号质量相对更高。

抗震性:石英晶振对冲击比较敏感,在冲击测试中顺态频率峰值可能超过10ppm;MEMS硅晶振抗震性更好,其顺态频率偏差通常小于1ppm。

起振时间:石英晶振的起振时间通常快于MEMS硅晶振。

3.尺寸与功耗

尺寸:MEMS硅晶振基于微型技术制造,往往更小巧、更轻便,尺寸可小至1.6mm×1.2mm等;石英晶振尺寸相对较大,常见的有7050、5032等封装尺寸。

功耗:MEMS硅晶振通常功耗更低,可满足对低功耗要求较高的应用场景;石英晶振功耗相对较高。

4.成本

石英晶振:制造和加工工艺复杂,涉及切割、打磨、镀银等几十道工序,通常价格相对较高。

MEMS硅晶振:采用全自动化半导体工艺,生产成本较低,价格一般比石英晶振便宜。

5.生产工艺与可靠性

石英晶振:生产过程包括石英切割镀银、黏胶结合等,是人工密集型的半自动化传统产业,存在易碎、品质不一致、漏气等风险。

MEMS硅晶振:采用标准的半导体工艺制程,全自动化生产,可避免气密性等问题,平均无故障工作时间长达5亿小时,DPPM可低至0.15。

6.灵活性与兼容性

石英晶振:不同频率、电压的产品需要不同形状的石英、镀银厚度及起振芯片,灵活性较差。

MEMS硅晶振:支持多种频率、电压、精度匹配及多种封装形式和输出类型,能直接替代石英振荡器,灵活性和兼容性更好。