由于石英的高品质因数和温度稳定特性，其在频率控制产品应用中仍继续担当主角。自早期SC切石英在表面波产品中使用后，许多新型温度稳定性石英切型曾被介绍过。2004年，作者通过对单旋转AT切石英晶体板，双旋转SC切石英晶体板，ST切衬底的表面波，基于单旋转晶体衬底的STW (Surface Transverse Wave) 以及对体波和表面波之间联系的介绍，首次介绍了本文的主题。本文在这里介绍了LST (Leaky Stable Temperature) 切，K切和平面旋转33°Y切石英晶体的发展情况，也包括对基于石英的HVP (High Velocity Pseudo) 表面波发展情况。文章也从作者Weihnacht 在2005年的文中整理了一些有价值的讨论。在这篇文章中，作者进一步拓展了概述内容，介绍了温度稳定性SH型石英晶体表面波切型的发展情况和一些令人振奋的{zx1}发展。

许多年来，人们对电子应用中的声波器件的研究者，似乎默认地分成了两组——体波组 (有时也称为晶体组) 和表面波组，并且看上去没有结合的可能。对于体波研究者，他们都很熟悉AT切和SC切厚度剪切石英晶体谐振器。作者注意到一些企业界已经开始使用薄膜体声波谐振器 (Film Bulk Acoustic Resonator, FBAR)，其也称为体波谐振器。在这篇文章中我们仍沿用传统意义上的体波技术含义，AT切是经单旋转石英晶体板Y轴 (Y切板正交坐标轴平行于Y轴) theta= 35.25°而得到的(见图1)。而对于主要用于恒温控制晶体振荡器 (Oven-contrilled Crystal Oscillator, OCXO) 的SC切石英晶体，则是经过双旋转Y轴 theta=33.93°和 phi= 21.93°得到的。

图1

有人用另一表示方法“BAW”角 (phi, theta, psi) 来准确描述体波板。事实上，用y 来描述体波板的意义并不大，因为板的振动是本征意义上的“bulk”(频率为板厚度的倒数)。体波的传播方向沿着厚度方向，而粒子的运动方向沿着X轴方向。表面波研究者常用欧拉角 (lambda, mu, theta) 来描述具体表面波切型以及波的传播方向。ST切是最常用和{zshy}的石英晶体切型 (ST=Stable Temperature)，其欧拉角度为 (0º, 132.75º, 0º)。有时此切型也称为“X轴方向传播的Y切石英晶体”。欧拉角 (lambda, mu, theta) 与“BAW”角 (phi, theta, psi) 之间的关系可以用下式来表示：

lambda= phi，

mu = theta + 90º，

theta = - psi。

因此，表面波ST切石英晶体等价于theta= 42.75º且表面波传播方向沿X轴传播的AT切体波板，相应的“BAW”角为 (0º, 42.75º, 0º)。非X轴方向表面波传播的切型可以用非零角y 来表述。例如，NSPUDT (Natural Single Phase Unidirectuonal Transducer) 石英晶体切型为psi ≅ ±25º。了解欧拉角与“BAW”角的关系可以使我们直观的联系到体波和表面波技术。

AT切、SC切石英晶体虽然xx于在低频率应用，但其很好地展现了立方频率改变与温度之间 (Δf/f vs T) 的行为变化关系。在操作温度范围内，AT切、SC切石英晶体均能够在不需要任何补偿的条件下提供10~100 ppm 的Δf/f 高稳定性。ST切石英晶体在两阶温度 (Turnover Temperature, T-OT) 系数-0.034条件下展现了平方频率改变与温度之间 (Δf/f vs T) 的行为变化。例如，操作温度的变化范围为-40 ~ 85 ºC，T-OT为22.5 ºC，那么Δf/f的稳定性至少可以最小到130 ppm。改变图1角度 q (偏离42.75º)，可以改变T-OT，但不能改变温度系数。在70年代中期，表面波研究人员注意到，在SAW传感器theta ≅36º，psi = ±90º相当于欧拉角 (0º, 126º, ±90º)，水平剪切粒子运动时，可以激励出表面飞掠块体波 (Surface Skimming Bulk Wave, SSBW)。该切型可以形象地称为Z轴方向传播的旋转Y切石英晶体。当传感器为周期性结构时，表面飞掠块体波可以转变为表面横波 (Surface Transverse Wave, STW)。表面横波的波速是ST切表面波波速的1.6倍，所以很容易在高频率端工作。但遗憾的是，其平方频率 Δf/f vs T 有较高的两阶温度系数-0.052。因此，这么多年来，虽然表面波技术可以应用在高频率产品当中，但它很难像体波那样提供高的温度稳定特性。

体波研究人员同样也非常熟悉体波角为 (0º, -49º, 0º) 的BT切石英晶体。因为它的厚度剪切波速比AT切石英晶体波速慢，所以当要求频率一样且要求板的厚度较厚时，可以考虑使用BT切石英晶体。但是BT切的频率温度性能并不好，因为其 Δf/f vs T 是二次方的 (图2)。图3 (a) 为体波应用的BT切石英和表面横波应用的36º切角石英 (不同之处在于切角)。厚度剪切的体波和表面横波均沿着Z轴方向传播，粒子沿着X轴方向运动。图3 (b) 为AT切石英，箭头表示厚度剪切体波传播方向。该粒子的运动方向仍是沿着X轴方向。也许有人会从图3 (a) 问到：“90º切角能否存在不同于AT切 (具有立方Δf/f vs T) 的表面波或者表面横波？如果不能，为什么？”

图2

图3

在过去的几年中，表面波研究人员发现了其它切型的表面波石英晶体。这些切型能够提供很好的频率温度性能。然而，这些切型都是双旋转的Y切石英，欧拉角为 (lambda ≠ 0º, mu ≠ 0º, theta)。这种双旋转切型在实际的生产过程中很难制作，并且价格非常昂贵。就目前来说，还没有看到那个商业愿意接受这种价格不菲的石英切型。