在电子设备中，晶振主要用于提供稳定的时间和频率基准信号。根据材料不同，常见的频率元件主要包括陶瓷谐振器（Ceramic Resonator）和石英晶体谐振器（Crystal Resonator）。虽然两者都利用压电效应产生振荡，但由于材料特性和制造工艺不同，在频率精度、稳定性、应用场景等方面存在较大差异。那么，陶瓷晶振和石英晶振有什么区别？两者应该如何选择？

陶瓷谐振器

陶瓷谐振器通常被称为“陶瓷晶振”，但严格来说，它并不是石英晶体，而是一种采用压电陶瓷材料制成的谐振器。陶瓷谐振器主要材料为锆钛酸铅（PZT），分子式为：Pb(Zr₁₋ₓTiₓ)O₃。

生产过程中，将压电陶瓷材料加工成陶瓷片，然后经过极化处理，使其具备压电特性。之后在陶瓷片表面镀银，并安装弹性电极，最后进行封装，形成陶瓷谐振器。陶瓷谐振器由于材料本身的频率稳定性有限，因此精度通常较低，一般约为：±300ppm～±500ppm。其主要应用于对频率精度要求不高的电子产品，例如：

USB设备

玩具控制板

硬盘设备

普通驱动电路

低成本消费电子产品

陶瓷谐振器的优势是成本较低、尺寸小、启动特性较好，但频率稳定度和长期可靠性不如石英晶体。

石英晶体谐振器

石英晶振（Quartz Crystal Resonator）是目前应用最广泛的频率控制元件之一，也就是通常所说的无源晶振。石英晶体利用压电效应工作。1880年，居里兄弟发现石英晶体受到机械压力时，表面会产生电荷；反过来，当石英晶体两端施加电压时，晶体会产生机械变形，这种现象称为压电效应（Piezoelectricity）。

石英晶振工作原理为：当外部电路对石英晶片施加交流电压时，晶片产生机械振动；由于石英晶体具有高Q值特性，会在特定频率产生稳定谐振；振荡电路利用该特性输出稳定频率信号。石英晶体的振荡频率主要取决于：

晶片切割方式；

晶片尺寸；

电极结构；

负载电容；

晶体Q值。

Q值越高，晶体损耗越低，频率稳定性越好。石英晶振广泛应用于：

通信设备；

工业控制系统；

仪器仪表；

汽车电子；

智能设备；

MCU和单片机系统。

陶瓷晶振 vs 石英晶振

相比陶瓷谐振器，石英晶振具有更高的频率精度和稳定性。

陶瓷谐振器的精度通常为：±300ppm～±500ppm。

而普通石英晶体谐振器的精度可以达到：±10ppm～±30ppm。

更高精度的温补晶振（TCXO）和恒温晶振（OCXO）甚至可以达到ppb级稳定度。石英晶振虽然成本高于陶瓷谐振器，但在需要精准时钟源的应用中具有明显优势。例如通信系统需要稳定的数据同步；MCU系统需要准确时序；导航设备需要高精度频率参考；工业设备需要长期稳定运行。这些应用通常优先选择石英晶振。

石英晶振等效电路参数

石英晶体的压电振荡特性可以通过等效电路进行分析。石英晶振等效电路主要包含：

- 静态电容 C0：静态电容表示晶体两个电极之间形成的寄生电容。其大小与晶片尺寸、电极面积、晶体频率有关。一般情况下，晶片面积越大，静态电容越大。

- 动态电容 C1：动态电容反映晶体振荡能力。它与晶片结构、电极面积以及振动模式相关，是影响晶体动态特性的重要参数。

- 谐振电阻 R1：谐振电阻代表晶体振荡过程中的能量损耗。R1越小，晶体损耗越低，Q值越高，频率稳定性越好。石英晶体的Q值主要由石英材料品质决定。

- 动态电感 L1：动态电感表示晶片振动产生的等效质量。其大小与晶片质量有关，并且通常与工作频率呈反比关系。

陶瓷面晶振 ≠ 陶瓷晶振

陶瓷面晶振指的是晶振封装基座采用陶瓷材料，而不是指内部使用陶瓷谐振材料。

例如KOAN KX502无源晶振，采用陶瓷封装基座、黑色陶瓷面。陶瓷封装具有良好的耐湿性、优秀的绝缘性能、较好的气密性、良好的避光性能。除了陶瓷面封装晶振，还有金属面封装晶振。例如KOAN KX50采用四脚金属面封装5.0×3.2mm尺寸具有较好的耐热性和稳定性。

如何选择陶瓷晶振和石英晶振？

如果产品对成本敏感，并且对频率精度要求较低，例如简单控制电路、普通消费电子，可以考虑陶瓷谐振器。如果产品需要稳定时钟、精准通信、长期可靠运行，例如工业控制、通信设备、汽车电子、仪器仪表等，建议选择石英晶振。在选择晶振时，需要综合考虑：

工作频率；

频率精度；

温度稳定性；

负载电容；

ESR；

工作环境。

KOAN凯擎晶振提供石英晶体谐振器、晶体振荡器、TCXO、OCXO等多种频率控制产品，可根据客户应用需求提供晶振选型、电路匹配和技术支持。