過度驅動的TXC石英晶體的老化性能分析
來源：http://www.sdyoujian.cn 作者：億金電子 2019年04月29
晶振是電子產品必不可少的一種頻率元件,根據產品使用需求設計選型.當然除了晶振必須的參數,晶振的驅動以及老化等信息也是技術工程所考慮的范圍.下面億金電子將給大家介紹過度驅動的TXC石英晶體的老化性能分析.
即使在晶振設計初期做好了準備,還是會有客戶發現他們所設計的產品會過度驅動石英晶振,但是板子又已經設計好,客戶不能再調整CL,也不能進行添加Rd,當然也不好更改更大尺寸的晶振.
晶振晶體在高溫使用奇怪下老化情況會出現的更快.如圖我們所研究的是2520晶振,2.5x2.0mm 20MHZ石英貼片晶振,典型的Co為0.64pF,CL為16pF,Cl（運動電容）為1.95fF,和Rm約為25.
最大驅動器級別規格為100μW.頻率規格在25±3℃時<7ppm,在-20至70℃下<10ppm,和<3ppm第一年老化.石英晶體去了通過常規可靠性資格包括加速老化試驗（在100μW耗散下）通過老化和石英的高溫儲存諧振器的壽命評估,在85oC下進行1000小時石英晶體減少了在測試結束時超過1ppm.兩套（六套設備每個）相同的石英晶體經歷了相同的在650μW和950μW耗散下進行加速老化測試分別使用7400IC,C1=C2=15pF.該第一組在85℃下老化至1000小時（圖6）.第二組在85oC下老化至1500小時（圖7）.
圖6的650W耗散時的加速老化測試
圖7的950W耗散時的加速老化測試
1000小時后,第二盤以3比5落敗1000小時后達到ppm,1500時達到3.5至6ppm小時.第二集也開始顯示出來的跡象穩定在~1100小時.沒有顯著增加觀察到所有12個石英晶體的Rm.作為晶振晶體的總頻率為17ppm允許在25oC加上溫度范圍操作和振蕩器預計不會運行持續在85oC,客戶可能應該這樣做他們的振蕩器從頻率上沒有問題從Rm比的漂移和負阻力來看即使他們駕駛這種特殊的石英晶體方式超過規范.
小尺寸（2.5mmx2.0mm）20MHz石英晶體,去了最大驅動器水平100μW,通過加速老化在85oC至1000小時650μW功耗和950μW耗散時的1500小時分別.正如所料,高于正常漂移（在這種情況下）觀察石英晶振頻率高驅動.石英晶體雖然經歷過沒有運動阻力顯著增加,沒有災難性的失敗（晶體破裂或破碎）是可以檢測到的,這無疑是個極大的好消息.
即使在晶振設計初期做好了準備,還是會有客戶發現他們所設計的產品會過度驅動石英晶振,但是板子又已經設計好,客戶不能再調整CL,也不能進行添加Rd,當然也不好更改更大尺寸的晶振.
晶振晶體在高溫使用奇怪下老化情況會出現的更快.如圖我們所研究的是2520晶振,2.5x2.0mm 20MHZ石英貼片晶振,典型的Co為0.64pF,CL為16pF,Cl（運動電容）為1.95fF,和Rm約為25.
最大驅動器級別規格為100μW.頻率規格在25±3℃時<7ppm,在-20至70℃下<10ppm,和<3ppm第一年老化.石英晶體去了通過常規可靠性資格包括加速老化試驗（在100μW耗散下）通過老化和石英的高溫儲存諧振器的壽命評估,在85oC下進行1000小時石英晶體減少了在測試結束時超過1ppm.兩套（六套設備每個）相同的石英晶體經歷了相同的在650μW和950μW耗散下進行加速老化測試分別使用7400IC,C1=C2=15pF.該第一組在85℃下老化至1000小時（圖6）.第二組在85oC下老化至1500小時（圖7）.
圖6的650W耗散時的加速老化測試
圖7的950W耗散時的加速老化測試
小尺寸（2.5mmx2.0mm）20MHz石英晶體,去了最大驅動器水平100μW,通過加速老化在85oC至1000小時650μW功耗和950μW耗散時的1500小時分別.正如所料,高于正常漂移（在這種情況下）觀察石英晶振頻率高驅動.石英晶體雖然經歷過沒有運動阻力顯著增加,沒有災難性的失敗（晶體破裂或破碎）是可以檢測到的,這無疑是個極大的好消息.
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