I. प्रस्तावना
क्रिस्टल ओसिलेटरहरू, कोर फ्रिक्वेन्सी नियन्त्रण कम्पोनेन्टको रूपमा, औद्योगिक उपकरणहरू, सुरक्षा निगरानी प्रणालीहरू, चिकित्सा उपकरणहरू, अटोमोटिभ इलेक्ट्रोनिक्स, स्मार्ट गृह उपकरणहरू, र अन्य क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। म्याक्रो परिप्रेक्ष्यबाट, विश्वव्यापी सूचना पूर्वाधारको निर्माण आन्तरिक रूपमा क्रिस्टल ओसिलेटरहरूको विकाससँग जोडिएको छ। यस लेखले क्रिस्टल ओसिलेटरहरूको प्राविधिक विकासलाई व्यवस्थित रूपमा विश्लेषण गर्दछ-पिजोइलेक्ट्रिक प्रभावको खोजदेखि नैनो-स्केल प्याकेजिङ-ले कसरी चार औद्योगिक क्रान्तिहरू मार्फत मानव प्राविधिक प्रगतिलाई अगाडि बढाएको छ भनेर प्रकट गर्दछ।
II। क्रिस्टल ओसिलेटरहरूको विकास इतिहास
1. प्राविधिक ज्ञान अवधि
1880 मा, भाइहरू ज्याक र पियरे क्युरीले पत्ता लगाए कि क्वार्ट्ज क्रिस्टल प्लेटहरूमा मेकानिकल तनाव लागू गर्दा विद्युतीय चार्ज विस्थापन उत्पन्न हुन्छ, जसको अवधारणा प्रस्तावित थियो।piezoelectric प्रभाव.
Piezoelectric प्रभाव सिद्धान्त: जब पिजोइलेक्ट्रिक सामग्रीहरूमा दबाब लागू गरिन्छ, एक विद्युतीय सम्भाव्यता भिन्नता उत्पन्न हुन्छ (को रूपमा चिनिन्छप्रत्यक्ष piezoelectric प्रभाव)। यसको विपरित, भोल्टेज लागू गर्दा मेकानिकल तनाव उत्पन्न हुन्छ (दinverse piezoelectric प्रभाव)। यदि दबाबमा उच्च-फ्रिक्वेन्सी कम्पन समावेश छ भने, यसले उच्च-फ्रिक्वेन्सी विद्युतीय प्रवाहहरू उत्पन्न गर्छ। जब पिजोइलेक्ट्रिक सिरेमिकमा उच्च-फ्रिक्वेन्सी इलेक्ट्रिकल सिग्नलहरू लागू गरिन्छ, तिनीहरूले उच्च-फ्रिक्वेन्सी ध्वनिक संकेतहरू (मेकानिकल कम्पनहरू) उत्पादन गर्छन्, जसलाई सामान्यतया अल्ट्रासोनिक संकेतहरू.
1918 मा, पॉल लेन्गेभिनले पनडुब्बी पत्ता लगाउन प्रारम्भिक सोनार प्रणालीहरू विकास गर्न क्वार्ट्ज क्रिस्टल प्लेटहरू प्रयोग गरेर अनुसन्धान गरे। यसमा व्यापक सूचना प्रशोधन र केन्द्रीकृत नियन्त्रणका लागि धेरै सोनार प्रकार्यहरू एकीकरण गर्ने कार्यनीतिक आवश्यकताहरू पूरा गर्न समावेश छ, शोर दिशा खोज्ने, इको दायरा, सोनार पल्स पत्ता लगाउने, लक्ष्य पहिचान, र टारपेडो चेतावनी सहित। Langevin ले पानीमुनि ध्वनि तरंगहरू उत्पन्न गर्न र पत्ता लगाउन X-कट क्वार्ट्ज प्लेटहरू प्रयोग गर्नुभयो।
1921 मा, वेस्लेयन विश्वविद्यालयका प्रोफेसर डब्ल्यूजी क्याडीले क्वार्ट्ज क्रिस्टल ओसिलेटर पेटेन्ट गरे। उसको पेटेन्टले ओसिलेटर फ्रिक्वेन्सी नियन्त्रण गर्न क्वार्ट्ज क्रिस्टल रेजोनेटरहरू प्रयोग गर्यो र क्वार्ट्ज बार/प्लेटहरूलाई फ्रिक्वेन्सी मापदण्ड र फिल्टरहरूको रूपमा वर्णन गर्यो। तसर्थ, क्याडीलाई ओसिलेटर सर्किटहरूमा फ्रिक्वेन्सी नियन्त्रणको लागि क्वार्ट्ज क्रिस्टलहरू प्रयोग गर्ने पहिलोको रूपमा व्यापक रूपमा मान्यता दिइन्छ।
1923 मा, हार्वर्ड प्रोफेसर GW पियर्सले भ्याकुम ट्यूब भल्भको ग्रिड र एनोडको बीचमा क्रिस्टल राखेर क्रिस्टल ओसिलेटर सर्किटको विकास गरे- पियर्स ओसिलेटर कन्फिगरेसनको अग्रसर।
1925 मा, वेस्टिङहाउस इलेक्ट्रिकले उनीहरूको रेडियो स्टेशन KDKA को लागि मुख्य ओसिलेटरको रूपमा क्रिस्टल ओसिलेटर स्थापना गर्यो।
भ्यान डाइकले क्वार्ट्ज क्रिस्टल रेजोनेटरहरूको लागि बराबर सर्किट मोडेल विकसित गर्यो। यो सर्किटमा दुई गुंजाइश आवृत्तिहरू छन्:श्रृंखला अनुनाद आवृत्ति (fs), जहाँ Lg-Cg-Rg शाखा प्रतिध्वनित हुन्छ, र समानान्तर अनुनाद आवृत्ति (fp), समग्र सर्किट अनुनाद। Cg 1926 मा, Y-कट क्रिस्टलहरू पत्ता लगाइयो र प्रयोग गरियो। त्यतिन्जेल, X-कट क्वार्ट्ज क्रिस्टल मात्र प्रयोग गरिन्थ्यो। जबकि X-कट क्रिस्टलको तापमान गुणांक ~-२०ppm/डिग्री थियो, Y-कट क्रिस्टलले ~+100ppm/डिग्री प्रदर्शन गर्यो, जसले विभिन्न क्रिस्टल कटहरूले फरक-फरक तापक्रम गुणांकहरू उत्पादन गर्न सक्छ भन्ने संकेत गर्छ। 1927 मा, बेल ल्याब्सका वारेन म्यारिसनले पहिलो क्वार्ट्ज क्रिस्टल ओसिलेटर मानक विकसित गरे। 1928 मा, वारेन मैरिसनले बेल टेलिफोन प्रयोगशालाहरूमा पहिलो क्वार्ट्ज क्रिस्टल घडी सिर्जना गरे। क्वार्ट्ज घडीहरूले सटीक पेंडुलम घडीहरूलाई विश्वको सबैभन्दा सटीक टाइमकीपर (परमाणु घडीहरू सम्म) को रूपमा प्रतिस्थापित गर्यो। परमाणु घडीहरूसमयको लागि परमाणु ऊर्जा अवशोषण/रिलिजको समयमा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय तरंगहरू प्रयोग गर्नुहोस्, ~1 सेकेन्ड त्रुटि प्रति 20 मिलियन वर्षको परिशुद्धता प्राप्त गर्दै-हाल संसारको सबैभन्दा सही समय राख्ने उपकरण हो। 1934 मा, AT- र BT-कट क्वार्ट्ज क्रिस्टल रेजोनेटरहरू देखा परे, स्वतन्त्र रूपमा Lack/Willard/Fair (USA), कोगा (जापान), र Beckmann/Straubel (जर्मनी) द्वारा पत्ता लगाए। 2. R&D अवधि: क्रिस्टल ओसिलेटरहरूको ठूलो उत्पादन 1950 मा, परमाणु घडी विकसित भएको थियो। क्वार्ट्ज घडीहरूले 30 वर्ष (30ms/yr) मा 1 सेकेन्डको अधिकतम सटीकता हासिल गर्यो। बेल ल्याब्सले व्यावसायिक-स्केल क्वार्ट्ज क्रिस्टल वृद्धिको लागि हाइड्रोथर्मल प्रक्रियाको अग्रगामी गर्यो। 3. विकास अवधि: ब्याच उत्पादन र सैन्यबाट नागरिक प्रयोगमा सिफ्ट 1968 मा, उत्तर अमेरिकी उड्डयनका जुर्गेन स्टाउडेले क्वार्ट्ज क्रिस्टल ओसिलेटरहरू निर्माण गर्न फोटोलिथोग्राफी प्रक्रियाको आविष्कार गरे, जसले घडीहरू जस्ता पोर्टेबल उत्पादनहरूको लागि लघुकरण सक्षम पार्यो। 1976 मा, पहिलो SC-कट क्रिस्टल उपलब्ध भयो। मुख्यतया ओभनमा प्रयोग गरिन्छ-नियन्त्रित क्रिस्टल ओसिलेटरहरू (OCXOs) OCXO सञ्चालन तापमानमा तिनीहरूको इष्टतम तापमान गुणांकको कारण। 4. द्रुत विकास अवधि: इलेक्ट्रोनिक्समा विविध अनुप्रयोगहरू 1990 देखि हालसम्म, क्वार्ट्ज ओसिलेटरहरू DIP बाट साना SMD प्याकेजहरूमा विकसित भएका छन्, परम्परागत धातुको आवरणबाट प्लास्टिक/मेटल/सिरेमिक इन्क्याप्सुलेशनहरूमा संक्रमण। परिशुद्धता र फ्रिक्वेन्सी आवश्यकताहरू बढेका छन्, राम्रो निर्माण प्रक्रियाहरूको माग गर्दै। 5G, IoT, अटोमोटिभ इलेक्ट्रोनिक्स, स्मार्ट हेल्थकेयर, र बुद्धिमान उपकरणहरू जस्ता विविध क्षेत्रहरूमा आला प्रयोगहरूबाट विस्तारित अनुप्रयोगहरू। III। सारांश 1880 देखि 1956 सम्मको 70+ वर्षहरूले क्वार्ट्ज ओसिलेटरहरूको आधारभूत अवधिलाई चिन्ह लगाइयो, जुन ग्राउन्डब्रेकिंग आविष्कारहरू र प्रभावशाली आविष्कारहरूद्वारा विशेषता थियो। क्वार्ट्ज टेक्नोलोजीको प्रगतिले खोज, समझ, र परिपक्वताको क्रमिक प्रक्रियालाई प्रतिबिम्बित गर्दछ- उन्नतिहरू हतार गर्न सकिँदैन। 
