石英具备的特性？

石英是主要造岩矿物之一，一般指低温石英（α-石英），是石英族矿物中分布最广的一个矿物。广义的石英还包括高温石英（β-石英）和   柯石英等。主要成分是SiO2，无色透明，常含有少量杂质成分，而变为半透明或不透明的晶体，质地坚硬。

石英是一种物理性质和化学性质均十分稳定的矿产资源，晶体属三方晶系的氧化物矿物。石英块又名硅石， 主要是生产石英砂（又称硅砂）的原料，也是石英耐火材料和烧制硅铁的原料。

石英是由二氧化硅组成的矿物，化学式SiO2。纯净的石英无色透明，因含微量色素离子或细分散包裹体，或存在色心而呈各种颜色，并使透明度降低。具玻璃光泽，断口呈油脂光泽。硬度7，无解理，贝壳状断口。比重2.65。具压电性。

无色、透明的石英，希腊人称为“Krystallos”，意思是“洁白的冰”，他们确信石英是耐久而坚固的冰。中国古代人认为嘴里含上冷的水晶能够止渴。

石英是具有以下一系列特性的唯一材料：

• 压电特性（“压力—电的特性”） 
• 具有零温度系数切型 
• 具有应力补偿切型 
• 低损耗（即高 Q值） 
• 容易加工。在任何物质中的可溶性低，除了氟化物的腐蚀外，在“正常”条件下，坚硬而不易碎 
• 在自然界中很丰富，易于大量生长，成本低，纯度和完整性均较高。在人工生长的单晶石英中，年产量在 3000顿以上，生长数量仅次于硅（到 1997年为止，年增长是硅的 3到 4倍）。

压电效应：若在石英晶体的两个电极.上加一电场，晶片就会产生机械变形。反之，若在晶片的两侧施加机.
械压力，则在晶片相应的方向，上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极
上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况
下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某-特定值
时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐
振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。

压电效应表明了石英晶体的力学性质和电学的耦合。

直接压电效应由居里兄弟在 1880年发现的。他们指出，当把一重物放在一石英晶体上时，在晶体表面上出现了电荷，电荷量和重物的质量成正比。 1881年，用图解说明了反压电效应；当把电压加到晶体上时，由于压电效应引起的晶格应变而使晶体产生变形。当把电压反向时，应变也反向。因此，压电效应起到了电路与晶体机械特性之间的耦合作用。在适当条件下，“良好”的压电谐振器能够对振荡器电路起稳频的作用

在 32种晶体中，有 20种具有压电效应（但在 20种中，只有很少几种有用）。压电晶体没有对称中心，当力使晶格形变时，晶体中正负电荷的重心可能被分开而产生表面电荷。图中所示为晶体压电效应的一个例子（根据 Kelvin的定性模型）。每个硅原子用 +号表示，每个氧原子用—号表示。当受到应变而使晶体沿 Y方向伸长时，负电荷就向左移动，而正电荷就向右（沿 X轴）移动

当石英晶体有对称中心，即石英晶体时各向同性时，就不会产生压电效应。然而电致伸缩存在于所有的电介质固体中。在应用电场中的次变形（尽管压电效应是线性的；随着电场的反转，变形也会反转）偏电致伸缩，弱电场的变化重叠于恒定分量，这个现象与线性压电等价；这个技术能被用于非压电石英晶体，例如硅，但耦合依赖于偏轴。

在石英中，五种应变分量均由电场产生。下面所示模型可以由适当位置和形状的电极所激励。由场 Y分量产生的相对与 Z轴的切应变可应用与 AT、BT和 SC切的旋转 Y切系列。压电效应是线性的。电场的反转引起应变的反转，例如机械变形。机电（也叫压电）耦合系数 k是压电材料的一个重要特性； k的范围在 0和 1之间，并且是无量纲的，即对于 AT切石英晶体 k=8.8%，而 SC切石英晶体 k = 4.99%。这个系数能确定压电转换功效，并且是重要设备的决定性因素，比如滤波器带宽，介入损失，定位和谐振器临界频率的间隙（即连续谐振到反共振频率间隙）。