Đá Thạch Anh được xem như một linh kiện điện tử thuần khiết nhất trong các mạch yêu cầu sự dao động, xung điện, tần số…. Vi mạch (chip) thạch anh xuất hiện trong tất cả các thiết bị điện tử hiện nay. Hãy cùng tìm hiểu về nguyên ly hoạt động và tác dụng của Đá thạch anh.

Nhận biết đá thạch anh?

Dòng họ thạch anh có rất nhiều loại. Thạch anh được sử dụng chủ yếu trong công nghệ cao là thạch anh trắng và phải có chất lượng rất cao, ít tạp chất để tạo ra dao động thuần khiết nhất. Thạch Anh luôn mang lại cảm giác mát dịu khi cầm lên tay hoặc áp lên má.

Công dụng của thạch anh trong vi mạch?

Trong cấu tạo vi mạch, viên đá thạch anh sẽ đuợc mài phẳng để dùng làm một thiết bị tạo ra dao đồng. Hiệu ứng chênh lệch áp điện là nguyên lý hoạt động chính của đá thạch anh. Nguyên lý này mang tính thuận nghịch. Nếu đặt sức ép chỉ vào một mặt của viên đá, nó sẽ bị biến dạng. Nhưng nếu đặt áp lực lên cả hai mặt, nó sẽ tạo ra dòng điện có giao động tinh khiết.

Tìm hiểu về vi mạch thạch anh:

Với khả năng chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng và ngược lại chuyển đổi điện năng thành cơ học, các tinh thể thạch anh là lựa chọn mang tính bùng nổ của ngành công nghiệp điện tử. Năm 1980, Jacques Curei đã phát hiện ra khả năng thần thánh này của đá thạch anh, mở đầu cho một kỷ nguyên tự động hóa của phần lớn các thiết bị hiện nay. Tính chất đặc biệt của đá thạch anh là nếu tác động một lực cơ học hoặc chênh lệch điện áp thì chúng sẽ tạo ra một tần số dao động tương ứng với mức năng lượng được đưa vào. Ví dụ: Sự chuyển động của phương tiện di chuyển có thể được kiểm soát, ghi nhớ bởi những viên đá thạch anh.

Walter G. Cady đã thử nghiệm thạch anh cho một thiết bị đo sự dao động vào năm 1921. Năm 1927, Warren A. Marrison đã dùng tinh thể thạch anh để tạo ra dao động của đồng hồ.

Dao động của viên đá thạch anh được sử dụng như thế nào?

Khi sử dụng một điện áp đa chiều, viên đá thạch anh sẽ biến dạng tương ứng với tân số của điện áp đó. Sự cộng hưởng sẽ xảy ra với một tần số nhất định. Với một L và một C được mắc nối tiếp. Bộ này mắc song song với một C khác và một R cách điện. Dao động của tần số cộng hưởng của Thạch anh tương ứng với kích thước và sự tinh khiết của nó. Mỗi viên đá thạch anh có 2 tần số cộng hưởng: tần số cộng hưởng song song và tần số cộng hưởng nối tiếp. Chúng không chênh lệch nhau nhiều và gần như không đổi, sự dao động của thạch anh ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện bên ngoài. Độ bền của thạch anh cực cao nên được xác định làm một linh kiện bất tử.

Công dụng của đá thạch anh

Mạch Dao động Thạch anh

Tạo ra dao động ổn định cho đồng hồ điện tử (đồng hồ công nghiệp, đồng hồ số, kim…), các dụng cụ đo đạc điện tử (tạo dao động chuẩn). Đo độ rung động của xe máy, ô tô. Mạch đồng hóa màu sắc của LCD, VCR, các dụng cụ tin học (laptop, thiết bị ngoại vi), các nhạc cụ điện tử như Piano, organ, guitar điện…

Bộ lọc tín hiệu Thạch anh

Là bộ phận chính trong các mạch khuyếch đại tần số trong các hệ thống liên lạc: điện thoại di động, Radio, anten,… Hiện nay, toàn bộ các máy tính dù hiện đại thế nào cũng phải dùng các bộ tạo dao động tinh thể để điều khiển các bus, xung động xử lý (Hệ thống mạch Arduino). Các mạch điều khiển ổn định 12Mhz, 24Mhz….mỗi áp sẽ cho ra 1 dao động không giống nhau. 

Hiện nay, các chip, mạch thạch anh được dùng rộng rãi ở tất cả sản phẩm của ngành công nghiệp điện tử.