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Was ist Quarz?

Was ist Quarz?

Quarz ist eine kristalline Form der Siliziumdiode SiO2. Der Name Quarz leitet sich vom deutschen Wort „quaz“ ab, obwohl andere glauben, dass der Ursprung des Wortes im sächsischen Wort Querkluftertz liegt, was Kreuzvenenerz bedeutet.

Quarz wird häufig in der Elektronik verwendet, wo Quarzresonatoren als Hochleistungsresonatoren zur Verwendung in Filtern und Oszillatoren verwendet werden.

Quarz: Grundlagen

Es gibt einige interessante Eigenschaften, die Quarz zugeschrieben werden können:

  • Piezoelektrische Eigenschaften: Quarz zeigt den peizoelektrischen Effekt. Wenn dabei eine Belastung auf den Kristall ausgeübt wird, wird eine elektromotorische Kraft erzeugt, die durch Platzieren von Elektroden auf seiner Oberfläche erfasst werden kann.
  • Schmelzpunkt: Der Schmelzpunkt für Quarz liegt über 1700 ° C.
  • Curie-Temperatur - Alpha- und Beta-Quarz: Die Curie-Temperatur für Quarz beträgt 573 ° C. Unterhalb dieser Temperatur tritt die Form aus und hat ihre piezoelektrischen Eigenschaften. Oberhalb von 573 ° C gehen die meisten seiner piezoelektrischen Eigenschaften verloren und t wird als Beta-Quarz bezeichnet.

Herstellung von Quarz

Quarz kommt auf natürliche Weise vor, wobei die Hauptquellen für kristallinen Quarz in Brasilien vorkommen. Hier wurden Kristalle in vielen Formen und Größen gefunden.

Mit seiner weit verbreiteten Aktualisierung in der Elektronikindustrie wurden die Lieferungen in den 1940er und 1950er Jahren allmählich erschöpft.

Das abnehmende Angebot führte zur Entwicklung von Herstellungsverfahren zur Herstellung von synthetischem Quarz.

Das Verfahren zur Herstellung von synthetischem Quarz beinhaltet das Auflösen der rohen Siliziumdiode SiO2 in einer alkalischen Wasserlösung bei ca. 400 ° C und unter hohem Druck.

Die Kristalle können dann gezüchtet werden. Dies ist ein sehr langsamer Prozess und oft betragen die Wachstumsraten nur 1 mm pro Tag. Diese langsame Geschwindigkeit liefert jedoch Kristalle mit hoher Reinheit und im Allgemeinen hoher Qualität. Die Qualität ist so gut wie natürlich.

Durch die Kontrolle des Wachstums können die Kristalle gezüchtet werden, um die Anforderungen der Kristallhersteller zu erfüllen. Es ermöglicht die Herstellung unterschiedlicher Abmessungen und Ausrichtungen.

Eigenschaften von Quarzkristallen

Quarzkristalle besitzen mehrere Schlüsseleigenschaften, die von Nutzen sind:

  • Kristallform: Sowohl natürliche als auch synthetische Quarzkristalle haben einen sechseckigen Querschnitt, wobei die Enden sechsseitige Pyramidenformen aufweisen. Die Richtungen innerhalb der Kristalle sind für die Resonatorherstellung von großer Bedeutung und werden als X-, Y- und Z-Achse bezeichnet. Die Z-Achse verläuft in Längsrichtung zwischen den Enden durch die Mitte des Kristalls, und die Richtung mit der größten elektrischen Empfindlichkeit wird als X-Achse identifiziert. Die Y-Achse verbindet zwei gegenüberliegende Flächen. Da der Kristall sechs Flächen hat, gibt es drei X- und Y-Achsen.
  • Quarz für Linkshänder und Rechtshänder: Quarz wird als enantiomorph bezeichnet. Dies bedeutet, dass es sowohl Links- als auch Rechtshänder-Versionen gibt. Dieser Unterschied tritt in der optischen Drehung auf, obwohl andere Eigenschaften zwischen den beiden Versionen identisch sind. Im Allgemeinen werden rechtshändige Quarzkristalle zur Herstellung von Resonatoren verwendet.
  • Quarz ist anisotrop: Viele der Eigenschaften von Quarz hängen von der Ausrichtung des Quarzstabs und vor allem vom Gitter im Kristall ab. In Bezug auf die Verwendung in Quarzkristallresonatoren ist einer der wichtigen Aspekte, die für seine Richtung empfindlich sind, der peizoelektrische Effekt. Infolgedessen bestimmt die Richtung, in die die einzelnen Quarzkristallrohlinge geschnitten werden, viele ihrer Eigenschaften. Verschiedene Schwingungsmoden werden durch elektrische Impulse in Abhängigkeit von der Schnittrichtung angeregt.

Formen von Quarzkristall

Abgesehen von den für elektronische Resonatoren verwendeten Kristallen gibt es viele Formen von Quarz. Quarz ist nach Feldspat das zweithäufigste Mineral in der Erdkontinentalkruste.

Quarz-TypBeschreibung
BergkristallFarblos und klar
AmethystLila und transparent
RosenquarzPink und transparent
KarneolRötlich orange und durchscheinend
AchatMehrfarbig und halb durchscheinend
OnyxEine Form von Achat, bei der die Bänder gerade sind
JaspisRot bis braun und undurchsichtig
CitrinGelb bis rötlich orange bis braun und transparent
PrasiolithMintgrün und transparent

Schau das Video: U-Verlagerung Deckname B9 Quarz (November 2020).