Schwingquarze können in verschiedenen mechanischen Schwingungsmodi betrieben werden. Diese unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Geometrie, Frequenzeigenschaften, Temperaturverhalten und Eignung für bestimmte Anwendungen.
1. Biegeschwingung (Flexurmodus / Bending Mode)
- Frequenzbereich: typisch < 100 kHz
- Einsatz: meist in Stimmgabelquarzen mit 32.768 kHz
- Vorteile: geringer Stromverbrauch, kompakt
- Besonderheit: mechanisch empfindlich gegenüber Schock und Vibration
2. Längsschwingung (Longitudinal Mode)
- Frequenzbereich: meist im kHz- bis niedrigen MHz-Bereich
- Richtung der Schwingung: entlang der Längsachse des Quarzkristalls
- Typische Cuts: X-Cut, Y-Cut
- Nachteile: relativ stark temperaturabhängig
3. Torsionsschwingung (Torsional Mode)
- Eher selten verwendet
- Drehschwingung um die Kristallachse
- Komplexe Geometrie und schwer kontrollierbar
4. Scherungsschwingung (Shear Mode / wird normalerweise bei MHz Quarzen verwendet)
- Wichtigster Modus für Hochfrequenzanwendungen
- Typische Cuts: insbesondere AT-Cut, auch BT-Cut
- Bewegungsrichtung: Verschiebung paralleler Kristallebenen gegeneinander
Vorteile: geringe Temperaturabhängigkeit, hohe Frequenzstabilität
Das Bild zeigt exemplarisch die unterschiedlichen Schwingungsformen von Schwingquarzen:
