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2012-08-24 09:38:37| 人氣3,839| 回應0 | 上一篇 | 下一篇

石英是一種物理性質和化學性質均十分穩定的礦產資源,也是高度靈體的避身之處,若極度開發會造成地殼變動

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石英是一種物理性質和化學性質均十分穩定的礦產資源,也是高度靈體的避身之處,若極度開發會造成地殼變動,尤其金礦區最嚴重。

石英是一種物理性質和化學性質均十分穩定的礦產資源,也是高度靈體的避身之處,若以極度開發會造成地殼變動,尤其金礦區最嚴重。九份與金瓜石的高度開發且使金與銅分離,這種無異是吃老本,而且環境破壞卻無能為力,為使黃金瀑布與下游能夠免於礦產遺毒,九份必須停止採礦,而且必須重建礦石的原貌,否則九份與金瓜石要廢村不可居住人類。另外該區的廟宇集陰氣,而且散佈各地,對修行者是壞處,然居住該區會有萬有引力失調,不可不注意!

石英(互動百科)
取自:互動百科
石英是一種物理性質和化學性質均十分穩定的礦產資源,石英石是目前石英石板材生產廠家對其所生產的板材的一種簡稱,由於其板材主要成分石英含量高達93%以上,因此稱為石英石。
石英晶洞石英是一種物理性質和化學性質均十分穩定的礦產資源,必圖石英石使用國外進口石英石顆粒作為原材料。
硅的氧化物礦物成分為SiO2。主要指分布廣泛的三方晶系的低溫石英(α-石英)。當溫度在573℃以上時,則成為六方晶系的高溫石英(β-石英)。低溫石英晶體常呈帶尖頂的六方柱狀。柱面上有橫紋,有左形晶與右形晶的區別。雙晶很普遍,最常見的為道芬雙晶和巴西雙晶。通常呈晶族或粒狀、塊狀集合體。純淨者為無色透明,但大多因含微量色素離子或細分散色裹體,或因具有色心而呈各種顏色,並使透明度降低。玻璃光澤,斷口常呈油脂光澤。莫氏硬度7,比重2.65。貝殼斷口。具強壓電性和旋光性。
因粒度、顏色、包裹體等的不同而有許多變種:①顯晶質的有:無色透明的水晶;紫色的紫水晶(俗稱紫晶);煙黃,煙褐至近於黑色的茶晶、煙晶或墨晶;淺黃色、透明的黃水晶;玫瑰紅色的薔薇石英(俗稱芙蓉石);乳白色的乳石英。因含赤鐵礦或雲母等鱗片狀包裹體而呈斑點狀閃光的砂金石。②隱晶質變種有:纖維狀微晶組成的石髓(玉髓);膠體成因的瑪瑙;由石英交代纖維狀的石棉而成的虎睛石等。③隱晶質變種由粒狀微晶組成,常含其他礦物的混入物,不透明,主要有燧石,灰至黑色(俗稱火石)。碧玉,因含氧化鐵雜質而呈暗紅色或綠黃、青綠等色。大的石英晶體主要產於偉晶岩晶洞中;塊狀的常產於熱液礦脈中;粒狀石英是花崗岩、片麻岩和砂岩等許多岩石的主要礦物成分。除水晶、瑪瑙等用作寶石或工藝材料外,較純淨的一般石英大量用作玻璃原料,研磨材料、硅質耐火材料等。不純的石英則是重要的建築材料。

石英石 - 物理性質
石英石晶系:六方晶系
晶體:等軸狀、柱狀、六方雙錐面形
集合體型態:塊狀、粗粒狀、鐘乳狀、結核狀
硬度:莫氏硬度為7
解理/斷口:貝殼狀斷口
光澤:玻璃光澤
顏色:無、白,帶有點灰、黃到橙黃、紫、深紫、粉紅、灰褐、褐、黑
條痕:白色
比重:2.65~2.66
其他:
(1)具脆性
(2)具有熱電性
(3)折射率1.533~1.541,雙折射率差0.009,色散0.013
(4)石英具有強烈的壓電性(Piezoelectricproperty),即用力敲擊摩擦時會產生火花,這也就是燧石取火的方法。
(5)石英內常見的包裹體有:發晶(Haircrystal)-主要是金紅石;草入水晶-主要為電氣石;水膽水晶-石英中有液態包裹體;青石英-內含淺藍色金紅石針狀物;乳石英-由細水孔洞引起混濁狀;綠石英-由板狀或碎片狀的綠泥石組成,有時可能是綠色針狀的陽起石;砂金石(Aventurine)-石英岩內部含有綠色或紅褐色的雲母細片,又名耀石英,俗稱東陵石。常見煙黑色至暗褐色的煙水晶,主要是這些岩類含有較多量具有放射性之鈾、釷元素的關系。

石英石 - 特性及優點
石英石1、刮不花
石英石其石英含量高達94%,石英晶體是自然界中硬度僅次於鑽石的天然礦產,其表面硬度可高達莫氏硬度7.5,遠大於廚房中所使用的刀鏟等利器,不會被其刮傷。

2、污不染
石英石是在真空條件下制造的表裡如一、致密無孔的復合材料,其石英表面對廚房的酸堿等有極好的抗腐蝕能力,日常使用的液體物質不會滲透其內部,長時間置於表面的液體只需用清水或潔而亮等清潔劑用抹布擦除即可,必要時可用刀片刮去表面的滯留物。

3、用不舊
石英石光澤亮麗的表面是經過30多道復雜的拋光處理工藝,不會被刀鏟刮傷,不會為液體物質滲透,不會產生發黃和變色等問題,日常的清潔只需用清水衝洗即可,簡單易行。即使經過長時間的使用,其表面也同新裝台面一樣的亮麗,無需維護和保養。

4、燃不著
天然的石英結晶是典型的耐火材料,其熔點高達1300度以上,94%天然石英制成的石英石完全阻燃,不會因接觸高溫而導致燃燒,也具備人造石等台面無法比擬的耐高溫特性。

5、無毒無輻射
石英石的表面光滑,平整也無劃痕滯留,致密無孔的材料結構使得細菌無處藏身,可與食物直接接觸,安全無毒!
優質的石英石采用精選的天然石英結晶礦產,其SiO2的含量超過99.9%以上,並在制造過程中去雜提純,原料中不含任何可能導致輻射的重金屬雜質,94%的石英結晶體和其它的樹脂添加劑使得石英石沒有輻射污染的危險。

石英石 - 主要用途
石英石石英石的主要材料是石英,色彩豐富的組合使其具有天然石材的質感和美麗的表面光澤。石英石台面色彩多樣,戈壁系列、水晶系列、麻石系列、閃星系列更具特色,可以廣泛應用於公共建築(酒店、餐廳、銀行、醫院、展覽、實驗室等)和家庭裝修(廚房台面、洗臉台、廚衛牆面、餐桌、茶幾、窗台、門套等)領域,是一種無放射性污染、可重復利用的環保、綠色新型建築室內裝飾材料。
需要指出的是,石英石的質量好壞與樹脂的含量多少有直接的關系。石英石中石英的含量越高,樹脂量越低,質量就越好,越接近天然,越不易變形。專家指出,當石英石中樹脂的含量大於10%時,其相應技術指標就會隨之下降,這時的石英石已不能稱之為真正的石英石了。

石英石 - 品種及鑒別
石英石水晶最60%成份是「二氧化矽」(sio2),水晶的顏色是由於除了二氧化矽外,還含有各種不同微量的金屬所造成的。在天然環境裡頭,水晶多數會與礦物方解石、黃鐵礦、輝鐵礦、各種顏色的雲母片、碧茜、花崗岩、金紅石等「共生」,而形成了一些疑幻似真的景像,即所謂「異像水晶」,增加了收藏水晶的樂趣和價值。
水晶多數是在地底生長,生長的過程需要大量含有飽和的二氧化矽的地下水源,溫度在550-600℃之間,並需要比大氣壓力大二倍至三倍的壓力,經過了漫長的歲月,便變成了六角柱形(hexagonalsystem)的水晶。
石英是一種受熱或壓力就容易變成液體狀的礦物。也是相當常見的造岩礦物,在三大類岩石中皆有之。因為它在火成岩中結晶最晚,所以通常缺少完整晶面,多半填充在其他先結晶的造岩礦物中間。石英的成份是最簡單的二氧化矽(sio2),玻璃光澤,沒有解理面,但具貝殼狀斷口。微晶質的石英稱為玉髓(chalcedony)、瑪瑙(agate)或碧玉(jasper)。純粹的石英是無色,但因常含有過渡元素的雜質而呈現不同的顏色。石英很安定,不容易風化或變化為他種礦物。
硅位於元素周期表第四族,在地殼中分布很廣,在所有元素豐度分布的順序上占第二位,僅次於氧,硅也是典型的親氧元素,主要與氧結合形成硅氧四面體SiO4攩4-攪,產由硅氧四面體以各種形式結合生成不同的硅酸鹽礦物,在寶石礦物中硅酸鹽類占80%以上,以游離硅氧——SiO2形式分布的硅也占重要地位,而且穩定性非常好,是自然界最常見、最主要的造岩礦物,也是珠寶界應用數量和範圍很大的一類寶玉石,以SiO2為主要成分的寶玉石更是種類繁多,特征各異。按SiO2結晶程度可劃分為顯晶質的單晶石英,多晶石英岩玉,隱晶質的玉髓、瑪瑙、澳玉、碧玉、木變石、硅化木和非晶質的歐泊、天然玻璃。下面根據國家標准分別加以敘述:

1.單晶SiO2質寶石透明、晶形完好的SiO2單晶體(含雙晶),礦物名稱為單晶石英,即廣義的水晶,狹義的水晶指無色透明的品種。
(1)水晶的基本性質水晶屬三方晶系,常見晶形為柱狀,主要單形為六方柱,菱面體,柱狀晶體的柱面常發育橫紋和多邊形蝕像,水晶為一軸晶正光性,具獨特的牛眼干涉圖,折射率1.544-1.553,雙折射率0.009,非常穩定,無解理,貝殼狀斷口,斷口可具油脂光澤,摩氏硬度7,密度2.65g/cm攩3攪。水晶通常無色透明,但含雜質時可出現多種顏色,根據顏色可將水晶分為紫晶、黃晶、煙晶等品種。
(2)水晶的品種及鑒定水晶:無色透明的純淨二氧化硅晶體,其內可含豐富的包裹體,常見的有負晶、流體包裹體、固體包裹體。負晶是確定天然水晶的重要依據。固包體裹中常見金紅石、電氣石、陽起石呈細小的針狀定向排列於石英晶體內,猶如發絲,習慣上把這類水晶稱為發晶,另外一些固體包裹體在水晶內可形成一幅幅美麗的圖畫,成為人們愛不釋手的觀賞石。
紫晶:一種紫色的水晶,是SiO2中含微量鐵所致,經輻照,三價鐵離子的電子殼層中成對電子之一受到激發,產生空穴色心FeO攩4+攪4,空穴主要在可見光550nm處生產吸收,而使水晶產生紫色,但Fe攩4-攪不穩定,受熱易變成三價鐵,所以紫晶易褪色,紫晶顏色分布常不均勻,呈團塊狀,有時見平行色帶。具有弱到中等二色性,可能出現水晶中所出現的所有包體,還可有特征的“斑馬紋”和球狀、小滴狀不透明深色包體。
煙晶:一種煙色至棕褐色以至黑色的水晶,成分中含有微量的鋁,Al攩3+攪離子代替Si攩4+攪離子,受輻照後產生AlO攩4-攪4空穴色心,而使水晶產生煙色。煙晶加熱後可變成無色水晶。
黃晶:一種黃色的水晶,成分中含有微量鐵而成。黃晶一般較透明,內部特征與紫晶相同,市場上的黃晶多數是紫晶加熱處理而成。
綠水晶:一種綠色的水晶,天然產出的很少,主要是紫晶加熱得到的;或水晶中含綠色礦物(如綠泥石)包體而呈色。
芙蓉石:也稱薔薇石英,淺至中粉紅色水晶,色調較淺,因成分中有微量的Mn和Ti而致色,單晶體較少,通常為致密塊狀集合體,顯渾濁乳狀外觀,有時可含定向排列的針狀金紅石包體,因而磨制成弧面寶石可顯示星光。
雙色水晶:一種紫色和黃色共存一體的水晶,紫色、黃色分別占據晶塊的一部分,兩種顏色的交接片有清晰的界限,雙色是由於水晶內的雙晶所致,紫色和黃色分別發育於雙晶單體中的r面和z面。石英貓眼:當水晶中含有大量平行排列的纖維狀包體時,其弧面形寶石表面可顯示貓眼效應,一般石英貓眼弧面較高,纖維狀包體清晰可見。
星光水晶:當水晶中含有兩組以上定向排列的針狀、纖維狀包體時,其弧面形寶石表面可顯示星光效應,一般為六射星光,也可有四射星光。

2.多晶SiO2質玉石組成礦物主要為細粒石英的玉石,可含少量雲母類礦物及赤鐵礦、針鐵礦等。放大檢查時石英為典型粒狀結構,粒度一般為0.01-0.6mm。集合體呈塊狀,微透明至半透明,密度與單晶石英相近,為2.64-2.71g/cm攩3攪之間,點測法折射率為1.54左右,純淨者無色,常因含有細小的有色礦物包裹體而呈色。常見的品種有:
東陵石:為一種具有砂金石效應的石英岩,市場上常見的為含鉻雲母的綠色東陵石,顯微鏡下微透明,主要產於印度。石英顆粒相對較粗,0.1-0.6mm,其內所含的片狀礦物相對較大,且大致定向排列。查爾斯濾色鏡下略呈褐紅色。
密玉:因產於河南密縣而得名,是一種含3~5%細小鱗片狀絹雲母的致密石英岩,以綠色系列為主,有淺綠、翠綠、豆綠等。密玉與東陵石相比,較細膩、致密,其內石英顆粒大小以0.02~0.25mm為主,沒有明顯的砂金石效應。放大檢查時在較高的倍數下可以看到細小的綠色雲母較均勻地呈網狀分布。貴翠:因產於貴州省而得名,是一種含綠色高嶺石的細粒石英岩,呈不均勻帶灰色色調的綠色,一般只用來作低檔飾品。
京白玉:因最初產於北京郊區而得名,是一種質地細膩、光澤油潤的白色石英岩,有時用來冒充羊脂白玉,以其較低的密度和折射率加以區別。
“馬來西亞玉”:是一種結構較細的染綠色石英岩,常被用來冒充翡翠。放大條件下典型的粒狀結構和相對低的折射率容易和翡翠區別,國標(GB/T16553-1996)已規定不用這一名稱,而用石英岩(處理)。

3.隱晶質SiO2玉石隱晶質集合體,在正交偏光下表現為全亮,致密狀構造,也可呈球粒狀,放射狀或微細纖維狀集合體,密度較為石英低,點測折射率1.53,密度6.5~7.0g/cm攩3攪,主要有玉髓、瑪瑙、碧玉、澳玉四個品種。
玉髓:超顯微隱晶質石英集合體,單晶呈纖維狀,粒間微孔內充填水分和氣泡,密度低於石英,約2.60g/cm攩3攪。由於玉髓多孔,因此染色較容易,市場上常見顏色鮮艷的玉髓都是染色而成。值得一提的是,染色後的玉髓顏色較穩定,本身也是一種低檔玉,國標規定為優化,無需加以說明。
瑪瑙:具環帶狀結構的玉髓,環帶中央有時是空洞,有時為水晶質所充填,瑪瑙最為常見的自然色為白色和灰色,也可出現黃棕色、棕紅色、藍色、淡紫色等。瑪瑙的基本性質同玉髓,根據包體特征,顏色分布有下列特殊品種。
苔蘚瑪瑙:是一種均勻的、半透明含有樹枝狀綠色綠泥石或黑色氧化錳、紅色氧化鐵的玉髓。被包裹的雜質往往呈苔蘚狀,一般用作觀賞石,也叫風景瑪瑙,是瑪瑙中的貴重品種。
縞瑪瑙:亦稱條帶瑪瑙,是一種顏色相對簡單,條帶相對平直的瑪瑙。通常用於石刻和浮雕,常見的瑪瑙可有黑色相間條帶,或紅白相間條帶,當縞瑪瑙的條帶細到像蠶絲一樣時,被稱為纏絲瑪瑙。
水膽瑪瑙:是內含肉眼可見的氣液包裹體,並且轉動瑪瑙氣液包裹體會移動的品種。
碧玉:為一種含雜質較多的玉髓,最主要的雜質為氧化鐵,因而碧玉常為紅色,但也有因含其它雜質而呈綠色、暗藍色或黑色的。碧玉不透明,光澤暗淡,一種不同顏色的條帶,色塊交相輝映,猶如一幅美麗的自然風景的碧玉稱為風景碧玉;一種暗綠色其上帶紅點的碧玉叫血滴石。
澳玉:是一種綠色的玉髓,因含微量鎳而呈綠色,色較均勻,透明至半透明,主要產於澳大利亞。

4.SiO2交代的玉石這是一種由於SiO2交代作用,但保留了原物質的外形而成的石英質玉石,重要的品種有木變石和硅化木。
木變石:是SiO2部分或全部交代藍閃石石棉,而保留纖維狀石棉晶形的產物,因紋理和顏色像木紋而得名。木變石不透明,硬度6.5~7.0,密度2.64~2.71g/cm攩3攪,折射率1.54~1.55(點)。顏色有黃褐色、褐色、藍灰色、藍綠色,藍色是殘余的藍閃石石棉的顏色,而黃褐色、褐色是所含鐵的氧化物——褐鐵礦所致,根據顏色可將木變石分為虎睛石,鷹眼石等品種。
虎睛石為黃色、黃褐色木變石,成品表面可具絲絹光澤,當組成虎睛石的纖維較細,排列較整齊時,弧面形寶石的表面可出現貓眼效應。
鷹眼石為藍色、灰藍色為主的木變石,SiO2交代不充分,殘余的藍閃石石棉較多。
硅化木:當SiO2交代數百萬年前埋入地下的樹干,並保留樹干形狀及其纖維狀結構時的產物稱為硅化木,化學成分以SiO2為主,常含Fe、Ca等雜質、顏色為土黃、淡黃、黃褐等,不透明。硬度6.5~7.0,密度2.65~2.91g/cm攪3攪,點測法折射率1.53。以顏色鮮艷、光澤強、木質結構清晰、質地致密者為好。

石英晶體諧振器
取自:維基百科
石英晶體諧振器(英文:quartz crystal unit或quartz crystal resonator,常簡寫成Xtal),簡稱石英晶體或晶振,是利用石英晶體(又稱水晶)的壓電效應,用來產生高精度振盪頻率的一種電子元件,屬於被動元件。該元件主要由石英晶片、基座、外殼、銀膠、銀等成分組成。根據引線狀況可分為直插(有引線)與表面貼裝(無引線)兩種類型。現在常見的主要封裝型號有HC-49U、HC-49/S、UM-1、UM-4、UM-5與SMD。

歷史
壓電效應是由雅克·居里與皮埃爾·居里於1880年發現。 保羅·朗之萬在第一次世界大戰期間首先探討了石英諧振器在聲納上的應用。 第一個由晶體控制的電子式振盪器,則是在1917年使用羅謝爾鹽所作成,並於1918年由貝爾電話實驗室的Alexander M. Nicholson取得專利[1],雖然與同時申請專利的 Walter Guyton Cady 曾有過爭議[2]。 Cady 於1921年製作了第一個石英晶體振盪器[3]。 對於石英晶體振盪器的其他早期創新有貢獻的還有皮爾斯(G. W. Pierce)與 Louis Essen。
 
石英晶體的振盪模式工作原理
晶體是指其中的原子、分子、或離子以規則、重複的模式朝各方向延伸的一種固體。
體與幾乎所有的彈性物質都具有自然共振頻率,透過適當的傳感器可加以利用。例如鋼鐵具有良好彈性、音速快,在石英晶體大量應用以前,鋼鐵被用作機械式濾波器(Mechanical filter)。 共振頻率取決於晶體的尺寸、形狀、彈性、與物質內的音速。 高頻用的晶體通常是切成簡單的形狀,如方形片狀。 典型的低頻用晶體則常切成音叉形,例如手錶用的那種。 如不需要太高的精確度,則也可以使用陶瓷諧振器(Ceramic Resonator)取代石英晶體諧振器。
運用石英晶體上的電極對一顆被適當切割並安置的石英晶體施以電場時,晶體會產生變形。這就是壓電效應。當外加電場移除時,石英晶體會恢復原狀並發出電場,因而在電極上產生電壓。這樣的特性造成石英晶體在電路中的行為,類似於某種電感器、電容器、與電阻器所組合成的RLC電路。組合中的電感電容諧振頻率則反映了石英晶體的實體共振頻率。
石英晶體的優點是在溫度變化時,影響震盪頻率的彈性係數與尺寸變化輕微,因而在頻率特性上表現穩定。共振的特性還取決於振動模式與石英的切割角度(相對於晶軸而言),目前常用的是 AT 切割,它的振盪是厚度剪切(thickness shear)振盪模式。 此外,在需要高精密度與穩定性的嚴格場合,石英晶體會放置於恆溫箱(Crystal oven)與吸振容器內,以防止外部溫度與震動的干擾。
 
石英晶體的電路符號與等效電路分析模型
電氣模型
在電氣網路中,石英晶體可以轉換成一組 RLC 等效電路,以利分析。 這一電路模型有兩個頻率接近但特性不同的共振點:低阻抗的串聯共振點與高阻抗的並聯共振點。 運用拉普拉斯轉換,該等效電路網路的阻抗可以寫成以下數學式:
在晶體兩端並聯上額外的並聯電容器會使並聯後的整體共振頻率降低,因此,石英晶體廠商在製作並測量石英晶體的並聯共振頻率時,會在特定的並聯電容值(稱為負載電容)下進行測試。如使用較小的電容值,振盪頻率會比規格高,反之比規格低。這一特性也可以用來微調振盪頻率。

共振模式
石英晶體提供了兩種共振模式,由 C1 與 L1 構成的串聯共振,與由 C0、C1 與 L1 構成的並聯共振。
對於一般的 MHz 級石英晶體而言,串聯共振頻率一般會比並聯共振頻率低若干 KHz。 頻率在 30 MHz 以下的石英晶體,通常工作時的頻率處於串聯共振頻率與並聯共振頻率之間,此時石英晶體呈現電感性阻抗。因為,外部電路上的電容會把電路的振盪頻率拉低一些。在設計石英晶體振盪電路時,也應令電路上的雜散電容與外加電容合計値與晶體廠商使用的負載電容值相同,振盪頻率才會準確符合廠商的規格。
頻率在 30 MHz 以上(到 200 MHz)的石英晶體,通常工作於串聯共振模式,工作時的阻抗處於最低點,相當於 Rs 。 此種晶體通常標示串聯電阻( < 100 Ω )而非並聯負載電容。 為了達到高的振盪頻率,石英晶體會振盪在它的一個諧波頻率上,此諧波頻率是基頻的整數倍。 只使用奇數次諧波,例如 3 倍、 5 倍、與 7 倍的泛音晶體。 要達到所要的振盪頻率,振盪電路上會加入額外的電容器與電感器,以選擇出所需的頻率。

音叉晶體溫度效應
石英晶體的頻率特性取決於形狀或切割方式。音叉型晶體通常會切割成溫度特性是以25℃為中心的拋物線。這意味著,音叉晶體振盪器在室溫下產生的共振頻率接近其目標頻率,當溫度或增加或減少時頻率都會降低。頻率-溫度曲線為拋物線的常見32.768千赫音叉晶體的溫度係數是 負百萬分之0.04/℃²。
也就是說,如不考慮製作誤差,以這種石英晶體控制頻率的時鐘,如運作在比室溫低10°C的環境下,每年會比運作在室溫下慢2分鐘;如運作在比室溫低攝氏20°C的環境下,則每年會比運作在室溫下慢8分鐘。
 
石英晶體或其他壓電晶體諧振器的電路符號
各式石英晶體外觀,最右側一個是石英晶體振盪器模組內含石英諧振晶體的電子元件可分兩大類:
石英晶體(crystal 或 Xtal)是石英晶片加上電極與外殼封裝。也稱或石英振盪子或石英晶體諧振器 (crystal resonator)。 這是單純石英晶體被動元件,不含主動元件,需搭配外加電路才會產生振盪。這是被動(無源)元件,在大陸又稱它無源晶振(含義:被動式石英晶體振盪器)。 石英晶體通常是兩支接腳的電子元件。
石英晶體振盪器(crystal oscillator,簡寫 OSC 或 XO)是指內含石英晶體與振盪電路的模組,需要電源,可直接產生振盪訊號輸出。因內含主動(有源)電子元件,整個模組也屬主動元件,在大陸又稱它有源晶振。 石英振盪器通常是四支接腳的電子元件,其中兩支為電源,一支為振盪訊號輸出,另一支為空腳或控制用。


零件代號與電路符號
依據 IEEE Std 315-1975 與 ANSI Y32.2-1975 規範,石英晶體在電路圖中屬於 Y 類,零件編號應以 Y 開頭,例如 Y1, Y2 等。 但有時也會被標成 X1, X2 或 XTAL; 振盪器在電路圖中屬於 G 類,零件編號應以 G 開頭,但實務上也會被標成 XO 或 OSC 等。 建議仍應依照規範命名為宜。

石英震盪器的種類
石英晶體振盪器模組較常見有以下種類:
XO : 一般型 (Crystal oscillator)
TCXO : 溫度補償型 (Temperature compensated crystal oscillator)
OCXO : 恆溫型 (Oven-controlled crystal oscillator)
VCXO : 電壓控制型 (Voltage-controlled crystal oscillator)


石英晶體常見的頻率
主條目:en:Crystal oscillator frequencies
4MHZ,8MHz,11.0592MHz,12MHz,16MHz,22.1184MHz等

石英晶體振蕩器
取自:百度百科
石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器,石英諧振器簡稱為晶振,它是利用具有壓電效應的石英晶體片制成的。這種石英晶體薄片受到外加交變電場的作用時會產生機械振動,當交變電場的頻率與石英晶體的固有頻率相同時,振動便變得很強烈,這就是晶體諧振特性的反應。利用這種特性,就可以用石英諧振器取代LC(線圈和電容)諧振回路、濾波器等。由於石英諧振器具有體積小、重量輕、可靠性高、頻率穩定度高等優點,被應用於家用電器和通信設備中。石英諧振器因具有極高的頻率穩定性,故主要用在要求頻率十分穩定的振蕩電路中作諧振元件

介紹
頻率範圍很寬,頻率穩定度在10-4~10-12範圍內,經校准一年內可保持1  石英晶體振蕩器
0-9的准確度,高質量的石英晶體振蕩器,在經常校准時,頻率准確可達10-11.高效能模擬與混合信號IC廠商Silicon Laboratories(芯科實驗室有限公司)日前推出業界第一款支持輸出頻率可編程的振蕩器(XO)和壓控振蕩器(VCXO)。Si570/1系列采用公司專利的DSPLL技術和業界標准的I2C接口,通過對I2C接口的操作,一顆器件就能產生10MHz到1.4GHz的任何輸出頻率,同時將均方根抖動幅度減少到0.3ps左右。Si570任意頻率XO和Si571任意頻率VCXO最適合需要彈性頻率源的高效能應用,包括下一代網絡設備、無線基站,測試與測量裝置、高畫質電視視頻基礎設施和高速數據采集裝置。
硬件設計人員過去必須用多個固定頻率XO、VCXO或壓控SAW振蕩器(VCSO),才能開發出復雜系統所需的可變頻率架構,並讓它們以不同頻率操作。但這種方法的成本很高,需要復雜的模擬鎖相回路(PLL)設計和布局,還會延長新開發產品的上市時間。
Si570/1可編程XO和VCXO的彈性振蕩器能產生10MHz到1.4GHz的任何頻率,使得一顆器件就能取代多個固定頻率振蕩器,不僅簡化鎖相回路的設計與布局,還大幅減少元器件數目、系統成本和電路板面積。另外,由於Si570/1省下多個原本可能成為故障點的固定頻率振蕩器,所以系統會變得更可靠。
Si570/1能通過業界標准的I2C接口設定操作頻率,這使器件的編程設定和重新配置變得更簡單。Si570/1還能不限次數重新編程,讓系統設計人員將同一套時鐘頻率架構重復用於不同的最終應用,這能簡化設計和加速上市時間。  石英晶體振蕩器Si570/1采用業界標准和RoHS兼容的5×7毫米表面貼裝封裝,並支持所有常見的輸出信號格式(LVPECL、LVDS、CMOS和CML)。此系列包含三種不同速度等級的器件,分別是10MHz-1.4GHz、10-810MHz和10-215MHz。Si570任意頻率石英振蕩器還有±20ppm和±50ppm兩種不同的溫度穩定性規格可供選擇,Si571任意頻率壓控石英振蕩器則包含從±12ppm到±375ppm等多種不同壓控範圍(Absolute Pull Range)的器件,以便設計人員彈性選擇最適合其應用的器件。Si570/1的操作溫度範圍都是從-40至+85℃。
標稱頻率:振蕩器輸出的中心頻率或頻率的標稱值。
可選頻率範圍:我們所能提供的某種規格的振蕩器的可實現的頻率輸出。
頻率溫度穩定度:在指定溫度範圍內振蕩器的輸出頻率相對於25°C時測量值的最大允許頻率偏差。
老化:在確定時間內輸出頻率的相對變化。
輸出:振蕩器輸出的波形及功率。
占空比:反映輸出波形的對稱性,也就說,在一個周期內,高電平與低電平所占比例之比。
上升時間:方波從低電平轉換為高電平的時間。
下降時間:方波從高電平轉換為低電平的時間。
諧波:振蕩器在相對於輸出頻率諧振點處的抑制。  石英晶體振蕩器
非諧波:振蕩器在相對於輸出頻率非諧振點處的抑制。
短期頻率穩定度:振蕩器在較短時間內輸出頻率的穩定性,通常為1秒。
相位噪聲:用於描述振蕩器的短期頻率波動,通常定義為載波發生某一頻率偏移是在1Hz帶寬內的單邊帶功率密度,單位為dBc/Hz。
電源電壓:加在振蕩器電源端(Vcc)的能夠使振蕩器正常工作的電壓。
電源電流:流過振蕩器電源端(Vcc)的總電流。
工作溫度範圍:能夠保證振蕩器輸出頻率及其它各種特性能滿座指標要求的溫度範圍。

石英晶體振蕩器特點
在振蕩頻率上,閉合回路的相移為2nπ。
當開始加電時,電路中唯一的信號是噪聲。滿足振蕩相位條件的頻率噪聲分量以增大的幅度在回路中傳輸,增大的速率由附加分量,即小信號,回路益增和晶體網絡的帶寬決定。
幅度繼續增大,直到放大器增益因有源器件(自限幅)的非線性而減小或者由於某一自動電平控制而被減小。在穩定狀態下,閉合回路的增益為1。

石英晶體振蕩器
石英諧振器按引出電極情況來分有雙電極型、三電極型和雙對電極型幾種。圖l為雙電極型石英諧振器的外形,盡管它們的體積有大有小、固有振蕩頻率有高有低,但在電路圖中均用圖1(b)符號表示。三電極型和雙對電極型石英諧振器的符號見圖。2。
,如彩電的色副載波振蕩器、電子鐘表的時基振蕩器及游戲機中的時鐘脈衝振蕩器等,石英晶體成本較高,故在要求不太高的電路中一般采用陶瓷諧振元件。

基本概況
晶振全稱為晶體振蕩器,其作用在於產生原始的時鐘頻率,這個頻  石英晶體振蕩器
率經過頻率發生器的放大或縮小後就成了電腦中各種不同的總線頻率。以聲卡為例,要實現對模擬信號44.1kHz或48kHz的采樣,頻率發生器就必須提供一個44.1kHz或48kHz的時鐘頻率。如果需要對這兩種音頻同時支持的話,聲卡就需要有兩顆晶振。但是娛樂級聲卡為了降低成本,通常都采用SRC將輸出的采樣頻率固定在48kHz,但是SRC會對音質帶來損害,而且現在的娛樂級聲卡都沒有很好地解決這個問題。 晶振一般叫做晶體諧振器,是一種機電器件,是用電損耗很小的石英晶體經精密切割磨削並鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個很重要的特性,如果給它通電,它就會產生機械振蕩,反之,如果給它機械力,它又會產生電,這種特性叫壓電效應。他們有一個很重要的特點,其振蕩頻率與他們的形狀,材料,切割方向等密切相關。由於石英晶體化學性能非常穩定,熱膨脹系數常小,其振蕩頻率也非常穩定,由於控制幾何尺寸可以做到很精密,因此,其諧振頻率也很准確。根據石英晶體的機電效應,我們可以把它等效為一個電磁振蕩回路,即諧振回路。他們的機電效應是機-電-機-電..的不斷轉換,由電感和電容組成的諧振回路是電場-磁場的不斷轉換。在電路中的應用實際上是把它當作一個高Q值的電磁諧振回路。由於石英晶體的損耗非常小,即Q值非常高,做振蕩器用時,可以產生非常穩定的振蕩,作濾波器用,可以獲得非常穩定和陡削的帶通或帶阻曲線。

主要參數
頻率准確度:在標稱電源電壓、標稱負載阻抗、基准溫度(25℃)以及其他條件保持不變,晶體振蕩器的頻率相對與其規定標稱值的最大允許偏差,即(fmax-fmin)/f0;
溫度穩定度:其他條件保持不變,在規定溫度範圍內晶體振蕩器輸出頻率的最大變化量相對於溫度範圍內輸出頻率極值之和的允許頻偏值,即(fmax-fmin)/(fmax+fmin);
頻率調節範圍:通過調節晶振的某可變元件改變輸出頻率的範圍。
調頻(壓控)特性:包括調頻頻偏、調頻靈敏度、調頻線性度。
①調頻頻偏:壓控晶體振蕩器控制電壓由標稱的最大值變化到最小值時輸出頻率差。
②調頻靈敏度:壓控晶體振蕩器變化單位外加控制電壓所引起的輸出頻率的變化量。
③調頻線性度:是一種與理想直線(最小二乘法)相比較的調制系統傳輸特性的量度。
 

負載特性:其他條件保持不變,負載在規定變化範圍內晶體振蕩器輸出頻率相對於標稱負載下的輸出頻率的最大允許頻偏。
電壓特性:其他條件保持不變,電源電壓在規定變化範圍內晶體振蕩器輸出頻率相對於標稱電源電壓下的輸出頻率的最大允許頻偏。
雜波:輸出信號中與主頻無諧波(副諧波除外)關系的離散頻譜分量與主頻的功率比,用dBc表示。
諧波:諧波分量功率Pi與載波功率P0之比,用dBc表示。
頻率老化:在規定的環境條件下,由於元件(主要是石英諧振器)老化而引起的輸出頻率隨時間的系統漂移過程。通常用某一時間間隔內的頻差來量度。對於高穩定晶振,由於輸出頻率在較長的工作時間內呈近似線性的單方向漂移,往往用老化率(單位時間內的相對頻率變化)來量度。
日波動:指振蕩器經過規定的預熱時間後,每隔一小時測量一次,連續測量24小時,將測試數據按S=(fmax-fmin)/f0式計算,得到日波動。
開機特性:在規定的預熱時間內,振蕩器頻率值的最大變化,用V=(fmax-fmin)/f0表示。
相位噪聲:短期穩定度的頻域量度。用單邊帶噪聲與載波噪聲之比&pound;(f)表示,&pound;(f)與噪聲起伏的頻譜密度Sφ(f)和頻率起伏的頻譜密度Sy(f)直接相關,由下式表示:
f2S(f)=f02Sy(f)=2f2&pound;(f)
f—傅立葉頻率或偏離載波頻率;f0—載波頻率。

基本分類
晶體振蕩器也分為無源晶振和有源晶振兩種類型。無源晶振與有  石英晶體振蕩器
源晶振(諧振)的英文名稱不同,無源晶振為crystal(晶體),而有源晶振則叫做oscillator(振蕩器)。無源晶振需要借助於時鐘電路才能產生振蕩信號,自身無法振蕩起來,所以“無源晶振”這個說法並不准確;有源晶振是一個完整的諧振振蕩器。石英晶體振蕩器與石英晶體諧振器都是提供穩定電路頻率的一種電子器件。石英晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應來起振,而石英晶體諧振器是利用石英晶體和內置IC共同作用來工作的。振蕩器直接應用於電路中,諧振器工作時一般需要提供3.3V電壓來維持工作。振蕩器比諧振器多了一個重要技術參數:諧振電阻(RR),諧振器沒有電阻要求。RR的大小直接影響電路的性能,因此這是各商家競爭的一個重要參數。

工作原理
PXO工作原理
石英晶體振蕩器的工作原理(7張)  放大網絡----- 對所加的信號進行放大; 反饋網絡------相位校正網絡
振蕩電路的兩項條件:
1、電路的閉環增益必須等於1,這可以通過放大器網絡的自限幅特性實現;
2、圍繞電路的網絡相移量必須等於2πn,通常n為1或2。

VCXO工作原理
VCX由石英諧振器、變容二極管和振蕩電路組成,通過控制變容二極管的電壓來改變變容二極管的電容,從而“牽引”石英諧振器的頻率,以達到頻率調制的目的。
技術規範:控制電壓–交流信號時,也稱調制電壓
壓控範圍 -電壓變化範圍內的頻率變化量
壓控極性 – 隨電壓的增加而上升的極性為“+”,反之為“-”
線性度 -頻率偏移( error)與壓控範圍的比例

TCXO工作原理
基本上是一個VCXO和溫度補償網絡構成,補償網絡有熱敏電阻等組成,通過調節不同溫度下變容二級管的電壓來改變晶體的負載,從而調整晶體的頻率。
變容二極管反向電壓的溫度特性控制方法:
1~3個熱敏電阻構成的網絡數字邏輯器件或微處理器依據寫入memory中的晶體的F/T特性值,計算並通過D/A器件發出。0.1 PPM的准確度可以達到,但1 PPM是批量生產的分水嶺。

功能作用
晶振在應用具體起到的作用,微控制器的時鐘源可以分為兩類:基於機  石英晶體振蕩器
械諧振器件的時鐘源,如晶振、陶瓷諧振槽路;RC(電阻、電容)振蕩器。一種是皮爾斯振蕩器配置,適用於晶振和陶瓷諧振槽路。另一種為簡單的分立RC振蕩器。基於晶振與陶瓷諧振槽路的振蕩器通常能提供非常高的初始精度和較低的溫度系數。RC振蕩器能夠快速啟動,成本也比較低,但通常在整個溫度和工作電源電壓範圍內精度較差,會在標稱輸出頻率的5%至50%範圍內變化。但其性能受環境條件和電路元件選擇的影響。需認真對待振蕩器電路的元件選擇和線路板布局。在使用時,陶瓷諧振槽路和相應的負載電容必須根據特定的邏輯系列進行優化。具有高Q值的晶振對放大器的選擇並不敏感,但在過驅動時很容易產生頻率漂移(甚至可能損壞)。影響振蕩器工作的環境因素有:電磁干擾(EMI)、機械震動與衝擊、濕度和溫度。這些因素會增大輸出頻率的變化,增加不穩定性,並且在有些情況下,還會造成振蕩器停振。上述大部分問題都可以通過使用振蕩器模塊避免。這些模塊自帶振蕩器、提供低阻方波輸出,並且能夠在一定條件下保證運行。最常用的兩種類型是晶振模塊和集成RC振蕩器(硅振蕩器)。晶振模塊提供與分立晶振相同的精度。硅振蕩器的精度要比分立RC振  石英晶體振蕩器蕩器高,多數情況下能夠提供與陶瓷諧振槽路相當的精度。 選擇振蕩器時還需要考慮功耗。分立振蕩器的功耗主要由反饋放大器的電源電流以及電路內部的電容值所決定。CMOS放大器功耗與工作頻率成正比,可以表示為功率耗散電容值。比如,HC04反相器門電路的功率耗散電容值是90pF。在4MHz、5V電源下工作時,相當於1.8mA的電源電流。再加上20pF的晶振負載電容,整個電源電流為2.2mA。陶瓷諧振槽路一般具有較大的負載電容,相應地也需要更多的電流。相比之下,晶振模塊一般需要電源電流為10mA ~60mA。硅振蕩器的電源電流取決於其類型與功能,範圍可以從低頻(固定)器件的幾個微安到可編程器件的幾個毫安。一種低功率的硅振蕩器,如MAX7375,工作在4MHz時只需不到2mA的電流。 在特定的應用場合優化時鐘源需要綜合考慮以下一些因素:精度、成本、功耗以及環境需求。

發展趨勢
1、小型化、薄片化和片式化:為滿足移動電話為代表的便攜式產品輕、薄、短小的要求,石英晶體振蕩器的封裝由傳統的裸金屬外殼覆塑料金屬向陶瓷封裝轉變。例如TCXO這類器件的體積縮小了30~100倍。采用SMD封裝的TCXO厚度不足2mm,目前5×3mm尺寸的器件已經上市  石英晶體振蕩器。
2、高精度與高穩定度,無補償式晶體振蕩器總精度也能達到±25ppm,VCXO的頻率穩定度在10~7℃範圍內一般可達±20~100ppm,而OCXO在同一溫度範圍內頻率穩定度一般為±0.0001~5ppm,VCXO控制在±25ppm以下。
3、低噪聲,高頻化,在GPS通信系統中是不允許頻率顫抖的,相位噪聲是表征振蕩器頻率顫抖的一個重要參數。OCXO主流產品的相位噪聲性能有很大改善。除VCXO外,其它類型的晶體振蕩器最高輸出頻率不超過200MHz。例如用於GSM等移動電話的UCV4系列壓控振蕩器,其頻率為650~1700MHz,電源電壓2.2~3.3V,工作電流8~10mA。
4、低功能,快速啟動,低電壓工作,低電平驅動和低電流消耗已成為一個趨勢。電源電壓一般為3.3V。許多TCXO和VCXO產品,電流損耗不超過2mA。石英晶體振蕩器的快速啟動技術也取得突破性進展。例如日本精工生產的VG—2320SC型VCXO,在±0.1ppm規定值範圍條件下,頻率穩定時間小於4ms。日本東京陶瓷公司生產的SMDTCXO,在振蕩啟動4ms後則可達到額定值的90%。OAK公司的10~25MHz的OCXO產品,在預熱5分鐘後,則能達到±0.01ppm的穩定度。

石英晶體振蕩器
石英晶體振蕩器是利用石英晶體(二氧化硅的結晶體)的壓電效應制成  石英晶體振蕩器的一種諧振器件,它的基本結構大致是從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片,它可以是正方形、矩形或圓形等),在它的兩個對應面上塗敷銀層作為電極,在每個電極上各焊一根引線接到管腳 上,再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器,簡稱為石英晶體或晶體、晶振。其產品一般用金屬外殼封裝,也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。石英晶體的壓電效應:若在石英晶體的兩個電極上加一電場,晶片就會產生機械變形。反之,若在晶片的兩側施加機械壓力,則在晶片相應的方向上將產生電場,這種物理現像稱為壓電效應。注意,這種效應是可逆的。如果在晶片的兩極上加交變電壓,晶片就會產生機械振動,同時晶片的機械振動又會產生交變電場。在一般情況下,晶片機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小,但當外加交變電壓的頻率為某一特定值時,振幅明顯加大,比其他頻率下的振幅大得多,這種現像稱為壓電諧振,它與LC回路的諧振現像十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關。 石英晶體振蕩器分非溫度補償式晶體振蕩器、溫度補償晶體振蕩器(TCXO)、電壓控制晶體振蕩器(VCXO)、恆溫控制式晶體振蕩器(OCXO)和數字化/μp補償式晶體振蕩器  石英晶體振蕩器(DCXO/MCXO)等幾種類型。其中,無溫度補償式晶體振蕩器是最簡單的一種,在日本工業標准(JIS)中,稱其為標准封裝晶體振蕩器(SPXO)。現以SPXO為 例,簡要介紹一下石英晶體振蕩器的結構與工作原理。
石英晶體,有天然的也有人造的,是一種重要的壓電晶體材料。石英晶體本身並非振蕩器,它只有借助於有源激勵和無源電抗網絡方可產生振蕩。SPXO主要是由品質因數(Q)很高的晶體諧振器(即晶體振子)與反饋式振蕩電路組成的。石英晶體振子是振蕩器中的重要元件,晶體的頻率(基頻或n次諧波頻率)及其溫度特性在很大程度上取決於其切割取向。石英晶體諧振器的基本結構、(金屬殼)封裝及其等效電路。只要在晶體振子板極上施加交變電壓,就會使晶片產生機械變形振動,此現像即所謂逆壓電效應。當外加電壓頻率等於晶體諧振器的固有頻率時,就會發生壓電諧振,從而導致機械變形的振幅突然增大。
石英晶體振蕩器的應用:1、石英鐘走時准、耗電省、經久耐用為其最大優點。不論是老式石英鐘或是新式多功能石英鐘都是以石英晶體振蕩器為核心電路,其頻率精度決定了  石英晶體振蕩器電子鐘表的走時精度。石英晶體振蕩器原理的示意如圖3所示,其中V1和V2構成CMOS反相器石英晶體Q與振蕩電容C1及微調電容C2構成振蕩系統,這裡石英晶體相當於電感。振蕩系統的元件參數確定了振頻率。一般Q、C1及C2均為外接元件。另外R1為反饋電阻,R2為振蕩的穩定電阻,它們都集成在電路內部。故無法通過改變C1或C2的數值來調整走時精度。但此時仍可用加接一只電容C有方法,來改變振蕩系統參數,以調整走時精度。根據電子鐘表走時的快慢,調整電容有兩種接法:若走時偏快,則可在石英晶體兩端並接電容C,如圖4所示。此時系統總電容加大,振蕩頻率變低,走時減慢。若走時偏慢,則可在晶體支路中串接電容C。如圖5所示。此時系統的總電容減小,振蕩頻率變高,走時增快。只要經過耐心的反復試驗,就可以調整走時精度。因此,晶振可用於時鐘信號發生器。 2、隨著電視技術的發展,近來彩電多采用500kHz或503kHz的晶體振蕩器作為行、場電路的振蕩源,經1/3的分頻得到15625Hz的行頻,其穩定性和可靠性大為提高。面且晶振價格便宜,更換容易。
3、在通信系統產品中,石英晶體振蕩器的價值得到了更廣泛的體現,同時也得到了更快的發展。許多高性能的石英晶振主要應用於通信網絡、無線數據傳輸、高速數字數據傳輸等。
溫度補償晶體振蕩器溫度補償晶體振蕩器(TCXO)是通過附加的溫度補償電路使由周圍溫度變化產生的振蕩頻率變化量削減的一種石英晶體振蕩器。TCXO中,對石英晶體振子頻率溫度漂移的補償方法主要有直接補償和間接補償兩種類型:
(1)直接補償型 直接補償型TCXO是由熱敏電阻和阻容元件組成  石英晶體振蕩器的溫度補償電路,在振蕩器中與石英晶體振子串聯而成的。在溫度變化時,熱敏電阻的阻值和晶體等效串聯電容容值相應變化,從而抵消或削減振蕩頻率的溫度漂移。該補償方式電路簡單,成本較低,節省印制電路板(PCB)尺寸和空間,適用於小型和低壓小電流場合。但當要求晶體振蕩器精度小於±1pmm時,直接補償方式並不適宜。
(2)間接補償型 間接補償型又分模擬式和數字式兩種類型。模擬式間接溫度補償是利用熱敏電阻等溫度傳感元件組成溫度-電壓變換電路,並將該電壓施加到一支與晶體振子相串接的變容二極管上,通過晶體振子串聯電容量的變化,對晶體振子的非線性頻率漂移進行補償。該補償方式能實現±0.5ppm的高精度,但在3V以下的低電壓情況下受到限制。數字化間接溫度補償是在模擬式補償電路中的溫度—電壓變換電路之後再加一級模/數(A/D)變換器,將模擬量轉換成數字量。該法可實現自動溫度補償,使晶體振蕩器頻率穩定度非常高,但具體的補償電路比較復雜,成本也較高,只適用於基地站和廣播電台等要求高精度化的情況。

TCXO發展現狀
TCXO在近十幾年中得到長足發展,其中在精密TCXO的研究開發與生產方面,日本居領先和主宰地位。在70年代末汽車電話用TCXO的體積達20 以上,目前的主流產品降至0.4 ,超小型化的TCXO器件體積僅為0.27 。在30年中,TCXO的體積縮小了50余倍乃至100倍。日本京陶瓷公司采用回流焊接方法生產的表面貼裝TCXO厚度由4mm降至2mm,在振蕩啟動4ms後即可達到額定振蕩幅度的90%。金石(KSS)集團生產的TCXO頻率範圍為2~80MHz,溫度從-10℃到60℃變化時的穩定度為±1ppm或±2ppm;數字式TCXO的頻率覆蓋範圍為0.2~90MHz,頻率穩定度為±0.1ppm(-30℃~+85℃)。日本東澤通信機生產的TCO-935/937型片式直接溫補型TCXO,頻率溫度特性(點頻15.36MHz)為±1ppm/-20~+70℃,在5V±5%的電源電壓下的頻率電壓特性為±0.3ppm,輸出正弦波波形(幅值為1VPP),電流損耗不足2mA,體積1 ,重量僅為1g。PiezoTechnology生產的X3080型TCXO采用表面貼裝和穿孔兩種封裝,  石英晶體振蕩器正弦波或邏輯輸出,在-55℃~85℃範圍內能達到±0.25~±1ppm的精度。國內的產品水平也較高,如北京瑞華欣科技開發有限公司推出的TCXO(32~40MHz)在室溫下精度優於±1ppm,第一年的頻率老化率為±1ppm,頻率(機械)微調≧±3ppm,電源功耗≦120mw。目前高穩定度的TCXO器件,精度可達±0.05ppm。
高精度、低功耗和小型化,仍然是TCXO的研究課題。在小型化與片式化方面,面臨不少困難,其中主要的有兩點:一是小型化會使石英晶體振子的頻率可變幅度變小,溫度補償更加困難;二是片式封裝後在其回流焊接作業中,由於焊接溫度遠高於TCXO的最大允許溫度,會使晶體振子的頻率發生變化,若不采限局部散熱降溫措施,難以將TCXO的頻率變化量控制在±0.5×10-6以下。但是,TCXO的技術水平的提高並沒進入到極限,創新的內容和潛力仍較大。

TCXO的應用
石英晶體振蕩器的發展及其在無線系統中的應用,由於TCXO具有較高的頻率穩定度,而且體積小,在小電流下能夠快速啟動,其應用領域重點擴展到移動通信系統。TCXO作為基准振蕩器為發送信道提供頻率基准,同時作為接收通道的第一級本機振蕩器;另一只TCXO作為第2級本機振蕩器,將其振蕩信號輸入到第2變頻器。目前移動電話要求的頻率穩定度為0.1~2.5ppm(-30~+75℃),但出於成本上的考慮,通常選用的規格為1.5~2.5ppm。移動電話用12~20MHz的TCXO代表性產品之一是VC-TCXO-201C1,采用直接補償方式,,由日本金石(KSS)公司生產。
應用: 測試設備
頻率範圍: 1MHz-160MHz
常用頻點: 4 5 5.12 6 6.4 8.192 9.216 10 10.24 12 12.8 13 14.4 15.36 16.38 16.384 19.44 19.68 19.8 20 30.72 32.768 36.864 38.88 40 52 50 77.76 80 100 155.52
外形圖:
電壓控制晶體振蕩器電壓控制晶體振蕩器(VCXO),是通過施加外部控制電壓使振蕩頻率可變或是可以調 石英晶體振蕩器制的石英晶體振蕩器。在典型的VCXO中,通常是通過調諧電壓改變變容二極管的電容量來“牽引”石英晶體振子頻率的。VCXO允許頻率控制範圍比較寬,實際的牽引度範圍約為±200ppm甚至更大。如果要求VCXO的輸出頻率比石英晶體振子所能實現的頻率還要高,可采用倍頻方案。擴展調諧範圍的另一個方法是將晶體振蕩器的輸出信號與VCXO的輸出信號混頻。與單一的振蕩器相比,這種外差式的兩個振蕩器信號調諧範圍有明顯擴展。 在移動通信基地站中作為高精度基准信號源使用的VCXO代表性產品是日本精工·愛普生公司生產的VG-2320SC。這種采用與IC同樣塑封的4引腳器件,內裝單獨開發的專用IC,器件尺寸為12.6mm×7.6mm×1.9mm,體積為0.19 。其標准頻率為12~20MHz,電源電壓為3.0±0.3V,工作電流不大於2mA,在-20~+75℃範圍內的頻率穩定度≦±1.5ppm,頻率可變範圍是±20~±35ppm,啟動振蕩時間小於4ms。金石集團生產的VCXO,頻率覆蓋範圍為10~360MHz,頻率牽引度從±60ppm到±100ppm。VCXO封裝發展趨勢是朝SMD方向發展,並且在電源電壓方面盡可能采用3.3V。日本東洋通信機生產的TCO-947系列片式VCXO,早在90年代中期前就應用於汽車電話系統。該系列VCXO的工作頻率點是12.8MHz、13MHz、14.5MHz和15.36MHz,頻率溫度特性±2.5ppm/-30~+75℃,頻率電壓特性±0.3ppm/5V±5%,老化特性±1ppm/年,內部采用SMD/SMC,並采用激光束和汽相點焊方式封裝,高度為4mm。日本富士電氣化學公司開發的個人手持電話系統(PHS)等移動通信用VCXO,共有兩大類六個系列,為適應SMT要求,全部采用SMD封裝。Saronix的S1318型、Vectron國際公司的J型、Champion技術公司的K1526型和Fordahi公司的DFVS1-KH/LH等VCXO,均是表面貼裝器件,電源電壓為3.3V或5V,可覆蓋的頻率範圍或最高頻率分別為32~120MHz、155MHz、2~40MHz和1-50MHz,牽引度從±25ppm到±150ppm不等。MF電子公司生產的T-VCXO系列產品尺寸為5mm×7mm,曾被業內認為是外形尺寸最小的產品,但這個小型化的記錄很快被打破。新推出的雙頻終端機用VCXO尺寸僅為5.8mm×4.8mm,並且有的內裝2只VCXO。Raltron電子公司生產的VX-8000系。

應用: 移頻直放站、測試設備、蜂窩基站
頻率範圍: 1MHz-200MHz
常用頻點: 12.8 13 15.36 16.38 16.384 18.432 19.44 20 30.72 32.768 36.864 38.88 40 44.545 51.2 58.078 65 70 73.6 100 107.374 120 131.04 135.56
外形圖:
恆溫控制晶體振蕩器恆溫控制晶體振蕩器(OCXO)是利用恆溫槽使晶體振蕩器或石英晶體振子的溫度保持恆定,將由周圍溫度變化引起的振蕩器輸出頻率變化量削減到最小的晶體振蕩器,其內部結構如圖4所示。在OCXO中,有的只將石英晶體振子置於恆溫槽中,有的是將石英晶體振子和有關重要元器件置於恆溫槽中,還有的將石英晶體振子置於內部的恆溫槽中,而將振蕩電路置於外部的恆溫槽中進行溫度補償,實行雙重恆溫槽控制法。利用比例控制的恆溫槽能把晶體的溫度穩定度提高到5000倍以上,使振蕩器頻率穩定度至少保持在1×10-9。OCXO主要用於移動通信基地站、國防、導航、頻率計數器、頻譜和網絡分析儀等設備、儀表中。OCXO是由恆溫槽控制電路和振蕩器電路構成的。通常人們是利用熱敏電阻“電橋”構成的差動串聯放大器,來實現溫度控制的。具有自動增益控制(AGC)的(C1app)振蕩電路,是目前獲得振蕩頻率高穩定度的比較理想的技術方案。OCXO的技術水平有了很大的提高。日本電波工業公司開發的新器件功耗僅為老產品的1/10。在克服OCXO功耗較大這一缺點方面取得了重大突破。該公司使用應力補償切割(SCCut)石英晶體振子制作的OCXO,與使用AT切形石英晶體振子的OCXO比較,具有高得多的頻率穩定度和非常低的相位噪聲。相位噪聲是指信號功率與噪聲功率的比率(C/N),是表征頻率顫抖的技術指標。在對預期信號既定補償處,以1Hz帶寬為單位來測量相位噪聲。Bliley公司用AT切形晶體制作的NV45A在補償點10Hz、100Hz、1kHz和10kHz處的相位噪聲分別為100、135、140和145dBc/Hz,而用SC切割晶體制成的同樣OCXO,則在所有補償點上的噪聲性能都優於5dBc/Hz。 金石集團生產的OCXO,頻率範圍為5~120MHz,在-10~+60℃的溫度範圍內,頻率穩定度有±0.02、±0.03和±0.05ppm,老化指標為±0.02ppm/年和±0.05ppm/年。Oak頻率控制公司的4895型4.096~45MHz雙恆溫箱控制OCXO,溫度穩定度僅為0.002ppm(2×10-10)/0~75℃;4895型OCXO的尺寸是50.8mm×50.8mm×38.3mm,老化率為±0.03ppm/年。如果體積縮小一點,在性能指標上則會有所犧牲。Oak公司生產的10~25MHz表面貼裝OCXO,頻率穩定度為±0.05ppm/0~70℃。PiezoCrystal的275型用於全球定位系統(GPS)的OCXO采用SC切形石英晶體振子,在0~75℃範圍內總頻偏小於±0.005ppm,最大老化率為±0.005ppm/年。Vectron國際公司的CO-760型OCXO,尺寸為25.4mm見方,高12.7mm,在OCXO產品中,體積算是較小的。隨著移動通信產品的迅猛增長,對OCXO的市場需求量會逐年增加。OCXO的發展方向是順應高頻化、高頻率穩定度和低相位噪聲的要求,但在尺寸上的縮小余地非常有限。 應用:GPS時鐘、移頻直放站、基站、接入網、測試設備
特點:低相位噪聲、高穩定度
頻率範圍: 1MHz-160 MHz
常用頻點: 4.096 5 5.12 6.4 8.192 9.8304 10 10.23 10.24 12 12.8 13 15.36 15.6 16.38 16.384 19.44 20 30.72 32.768 36.864 38.88 40 40.545 51.2 58.078 65 73.6 77.76 80 100 107.374 120 131.04 160
外形圖:

選用指南
晶體振蕩器被廣泛應用到軍、民用通信電台,微波通信設備,程控電話交換機,無線電綜合測試儀,BP機、移動電話發射台,高檔頻率計數器、GPS、衛星通信、遙控移動設備等。它有多種封裝,特點是電氣性能規範多種多樣。它有好幾種不同的類型:電壓控制晶體振蕩器(VCXO)、溫度補償晶體振蕩器(TCXO)、恆溫晶體振蕩器(OCXO),以及數字補償晶體振蕩器(MCXO或DTCXO),每種類型都有自己的獨特性能。如果需要使設備即開即用,您就必須選用VCXO或溫補晶振,如果要求穩定度在0.5ppm以上,則需選擇數字溫補晶振(MCXO)。模擬溫補晶振適用於穩定度要求在5ppm~0.5ppm之間的需求。VCXO只適合於穩定度要求在5ppm以下的產品。在不需要即開即用的環境下,如果需要信號穩定度超過0.1ppm的,可選用OCXO。 頻率穩定性的考慮:晶體振蕩器的主要特性之一是工作溫度內的穩定性,它是決定振蕩器價格的重要因素。穩定性愈高或溫度範圍愈寬,器件的價格亦愈高。工業級標准規定的-40~+75℃這個範圍往往只是出於設計者們的習慣,倘若-30~+70℃已經夠用,那麼就不必去追求更寬的溫度範圍。設計工程師要慎密決定特定應用的實際需要,然後規定振蕩器的穩定度。指標過高意味著花錢愈多。
晶體老化是造成頻率變化的又一重要因素。根據目標產品的預期壽命不同,有多種方法可以減弱這種影響。晶體老化會使輸出頻率按照對數曲線發生變化,也就是說在產品使用的第一年,這種現像才最為顯著。例如,使用10年以上的晶體,其老化速度大約是第一年的3倍。采用特殊的晶體加工工藝可以改善這種情況,也可以采用調節的辦法解決,比如,可以在控制引腳上施加電壓(即增加電壓控制功能)等。
與穩定度有關的其他因素還包括電源電壓、負載變化、相位噪聲和抖動,這些指標應該規定出來。對於工業產品,有時還需要提出振動、衝擊方面的指標,軍用品和宇航設備的要求往往更多,比如壓力變化時的容差、受輻射時的容差,等等。
輸出:必須考慮的其它參數是輸出類型、相位噪聲、抖動、電壓特性、負載特性、功耗、封裝形式,對於工業產品,有時還要考慮衝擊和振動、以及電磁干擾(EMI)。晶體振蕩器可HCMOS/TTL兼容、ACMOS兼容、ECL和正弦波輸出。每種輸出類型都有它的獨特波形特性和用途。應該關注三態或互補輸出的要求。對稱性、上升和下降時間以及邏輯電平對某些應用來說也要作出規定。許多DSP和通信芯片組往往需要嚴格的對稱性(45%至55%)和快速的上升和下降時間(小於5ns)。
相位噪聲和抖動:在頻域測量獲得的相位噪聲是短期穩定度的真實量度。它可測量到中心頻率的1Hz之內和通常測量到1MHz。晶體振蕩器的相位噪聲在遠離中心頻率的頻率下有所改善。TCXO和OCXO振蕩器以及其它利用基波或諧波方式的晶體振蕩器具有最好的相位噪聲性能。采用鎖相環合成器產生輸出頻率的振蕩器比采用非鎖相環技術的振蕩器一般呈現較差的相位噪聲性能。
抖動與相位噪聲相關,但是它在時域下測量。以微微秒表示的抖動可用有效值或峰—峰值測出。許多應用,例如通信網絡、無線數據傳輸、ATM和SONET要求必須滿足嚴格的拌動指標。需要密切注意在這些系統中應用的振蕩器的抖動和相位噪聲特性。
電源和負載的影響:振蕩器的頻率穩定性亦受到振蕩器電源電壓變動以及振蕩器負載變動的影響。正確選擇振蕩器可將這些影響減到最少。設計者應在建議的電源電壓容差和負載下檢驗振蕩器的性能。不能期望只能額定驅動15pF的振蕩器在驅動50pF時會有好的表現。在超過建議的電源電壓下工作的振蕩器亦會呈現較差的波形和穩定性。 對於需要電池供電的器件,一定要考慮功耗。引入3.3V的產品必然要開發在3.3V下工作的振蕩器。較低的電壓允許產品在低功率下運行。大部分市售的表面貼裝振蕩器在3.3V下工作。許多采用傳統5V器件的穿孔式振蕩器正在重新設計,以便3.3V下工作。
封裝:與其它電子元件相似,時鐘振蕩器亦采用愈來愈小型的封裝。根據客戶的需要制作各種類型、不同尺寸的晶體振蕩器(具體資料請參看產品手冊)。通常,較小型的器件比較大型的表面貼裝或穿孔封裝器件更昂貴。所以,小型封裝往往要在性能、輸出選擇和頻率選擇之間作出折衷。
工作環境:晶體振蕩器實際應用的環境需要慎重考慮。例如,高強度的振動或衝擊會給振蕩器帶來問題。除了可能產生物理損壞,振動或衝擊可在某些頻率下引起錯誤的動作。這些外部感應的擾動會產生頻率跳動、增加噪聲份量以及間歇性振蕩器失效。
對於要求特殊EMI兼容的應用,EMI是另一個要優先考慮的問題。除了采用合適的PC母板布局技術,重要的是選擇可提供輻射量最小的時鐘振蕩器。一般來說,具有較慢上升/下降時間的振蕩器呈現較好的EMI特性。
檢測:對於晶振的檢測,通常僅能用示波器(需要通過電路板給予加電)或頻率計實現。萬用表或其它測試儀等是無法測量的。如果沒有條件或沒有辦法判斷其好壞時,那只能采用代換法了,這也是行之有效的。

晶振常見的故障有:
(a)內部漏電;
(b)內部開路;
(c)變質頻偏;
(d)與其相連的外圍電容漏電。
從這些故障看,使用萬用表的高阻檔和測試儀的VI曲線功能應能檢查出(C),(D)項的故障,但這將取決於它的損壞程度。
總結:器件選型時一般都要留出一些余量,以保證產品的可靠性。選用較高檔的器件可以進一步降低失效概率,帶來潛在的效益,這一點在比較產品價格的時候也要考慮到。要使振蕩器的“整體性能”趨於平衡、合理,這就需要權衡諸如穩定度、工作溫度範圍、晶體老化效應、相位噪聲、成本等多方面因素,這裡的成本不僅僅包含器件的價格,而且包含產品全壽命的使用成本。

九份
取自:維基百科
九份是台灣新北市瑞芳區的一個地區,早期因為盛產金礦而興盛,礦坑挖掘殆盡後從而沒落。1990年代後,因電影《悲情城市》一片於九份取景,九份的獨特舊式建築、坡地以及風情,透過此片而吸引國內外的注目,也為此地區重新帶來生機,目前已經成為一個很受歡迎的觀光景點。

地理位置
九份位於台灣東北部,臨山靠海,與基隆山遙遙相望;整個小鎮座落於山坡地上,也因此形成了獨特的山坡和階梯式建築景觀。

歷史發展
根據《台北縣誌》的記載,由於在清領時代初期的時候,這地方的村落住了9戶人家,每當外出到市集購物時都是每樣要「九份」,到了後來九份就成了這村落的地名,一直沿用至今。
自從1893年(光緒19年)在九份地區發現砂金,開始了此地的淘金人潮以及採金的歷史。進入日治時代後,日本人及基隆顏氏家族相繼擁有九份一帶的礦權,尤其在顏氏家族的經營之下,九份進入金礦出產的鼎盛時期,同時也在附近開挖煤礦。1945年戰後,九份的黃金產量曾一度恢復,但1957年後開始衰退,最後於1971年正式結束開採,大部分礦工也將目標轉向煤礦
2001年,九份商圈店家正式成立九份商圈聯誼會。
2008年11月底,經濟部中小企業處實施「97年度建立創新科技示範應用群聚分項計畫」,於九份地區導入群聚網站、免費無線Wi-Fi上網(範圍:基山街與豎崎路熱門地區,約90%區域可收到訊號)、電子商務市集、即時影像系統(可瀏覽風景、人潮與天氣)、QR Code系統(目前應用於介紹店家與產品)等相關技術,讓古樸的九份山城增添了現代化的數位應用。

九份老街
崎路上的茶樓,上面有「悲情城市」四字九份的懷舊景觀吸引許多觀光客,主要聚集在基山街、豎崎路及輕便路等街道[1]:
基山街:有「九份老街」之稱,是九份最熱鬧的街道,由於這裡曾是民眾夜晚常聚之所,所以在過去又稱「暗街」,無論是平日或假日皆有絡繹不絕的擁擠人潮,小吃芋仔番薯、九份第一家茶坊以及九份文史工作室都設置於此,還有觀景台可以看九份的海景。基山街內的九重町客棧是九份一個舊式建築中的佳作,橘黃色燈光也給人懷舊的印象。
豎崎路:是特殊的「丰」字道路,為九份的直向道路,為一條300多個石階的階梯路,有很多觀景茶館聚集於此街道。舊道口(基山街口)也設有觀景台,可以從九份觀賞北海岸的綿延海景。很多舊式建築都聚集在此,觀景茶館聚集,其中在豎崎路與輕便路交會處可看到九份最著名的建築,也是全台灣第一個電影院──昇平戲院。
輕便路:此路原是條通往五番坑礦坑的台車道(昔稱輕便車),後來台車道於1954年拆除後,便成為九份的重要街道。輕便路前段有城隍廟和教會,是當地的宗教信仰區。不少民宿聚集在此,有九份金礦城懷舊壁畫,還有一些花店也在輕便路上。
穿屋巷:指連接主要道路的小巷弄,不但可省下來回折返「丰」字路的時間,也可避開壅擠人潮。
上述道路皆為依山勢而闢的步道,汽車不能進入。九份往瑞芳的聯絡道路102縣道又被稱為汽車路,日治時代叫「自動車路」,顧名思義就是可供汽車通行,以方便貨物運送。此外由於九份的公車站牌設於此處,這裡也成為許多遊客到九份的必經之路[1]。
 
九份老街基山街夜景黑油皮屋頂
由於九份地區多雨、多風,因此此處原來屋頂的構造均採斜頂設計,上頭鋪上一層抹上黑色柏油的毛油毯,不但防風防雨,夏天吸熱,且建置費用便宜。然而隨著都市現代化,當地居民已逐漸以水泥屋頂取代,黑油皮屋頂的景觀已逐漸地消失[1]。

懷舊美食
九份的懷舊氣息,自然承襲許多美食,例如芋圓,除了原有的地瓜、芋頭口味之外,還有特別的抹茶、芝麻及山藥口味,冷熱皆宜;香彈可口的芋粿巧;鹹甜適中的草仔粿,內含飽滿蘿蔔絲與蝦的草仔粿;紅糟肉圓則是以傳統古法製作內餡,搭配上軟嫩的外皮與特調醬料;此外還有黑糖麻糬、豆腐乳、無鉛土皮蛋等美食。

軼事
日本動畫師宮崎駿於2001年公開發表的動畫電影《神隱少女》中的街,便是以九份為原型,而九份的知名度在一般日本觀光客中一躍高漲。日本出版的台灣旅遊嚮導書刊,都有介紹這段軼聞。

金瓜石
取自:維基百科
金瓜石,是位於台灣本島東北部的一個聚落,行政區劃隸屬新北市瑞芳區,地處雪山山脈北側支稜與東北角海岸間。金瓜石與九份因地緣相近,在早期也同為重要礦區,故一般合稱「金九地區」。
本區域三面環山,東以半屏山(標高713公尺)與半屏溪流域的南雅里為界,南以燦光寮山(標高738.3公尺)及牡丹山(標高656.9公尺)與雙溪區接壤,西隔基隆山(標高586.8公尺)及金瓜山(標高571.2公尺)與九份相鄰。本區域地勢約為200到300公尺左右的丘陵地及山間河谷地,屬基隆火山群;區域內有金瓜石溪、外九份溪及內九份溪,向北切穿山谷注入東海。
金瓜石曾因開採金礦而與九份繁華一時,亦隨著礦產枯竭而迅速沒落,目前僅剩新山里、瓜山里、銅山里及石山里等四里及少數年長居民長住。自相鄰的九份因電影《悲情城市》一炮而紅,成功轉型為觀光勝地後,金瓜石也朝向觀光休閒方向重新發展。電影《無言的山丘》,即以日治時期的金瓜石礦業為背景。

金瓜石礦山,日治時代
金礦遺址清光緒十六年(1890年),當時在進行基隆七堵的基隆河河段修築縱貫鐵路鐵橋時,有工人在河道中發現砂金,在工人的口耳相傳之下,不久之後就在基隆河引起一股淘金熱潮,而淘洗金砂的範圍更往上流延伸至基隆山山腳下的龍潭堵(今日的瑞芳市區)。之後,有不少淘金客為了尋找金礦源頭順流而上,在1893年,終於被一位潮州籍的李姓農民在九份山區附近發現了小金瓜金脈露頭,而在小金瓜露頭被發現後不久,淘金客也在附近發現了大金瓜露頭。「金瓜石」這個地名,即因為大小金瓜的山型貌似南瓜,也就是台語所說的「金瓜」而得名。原本寂靜的基隆山,因著大小金瓜露頭的發現而開始繁榮起來,也開啟了日後九份及金瓜石礦業的輝煌歲月。
中日甲午戰爭後,台灣在1895年被割讓與日本,日本當局於1896年頒布「台灣礦業規則」,規定只有日本國民才能經營礦業,剝奪了台灣本地人的採礦權利。同年10月,台灣總督府將基隆山的礦區,以基隆山的南北軸線為界,分為東區的金瓜石礦山及西區的瑞芳礦山(即 九份礦山),礦權則分別由日本商人田中長兵衛的「田中組」及藤田傳三郎的「藤田組」所取得。當時日本國內的礦業發展已有一定水平,田中長兵衛在擁有金瓜石的採礦權後,加上其本身在日本就擁有礦產事業,田中氏即從日本引進先進的採礦技術、器具和大量的技術人員,並建立了從採礦到製煉的一貫體系,奠定了金瓜石礦山的發展基礎。田中組除了在大金瓜露頭進行開採外,也開始向下延伸開挖礦坑,由於礦坑位於金瓜石本山,故取名為「本山礦坑」(總共開挖九坑),成為金瓜石礦區的重要採礦來源。1904年,本山三號坑挖掘到硫砷銅礦(Enargite),隨著礦坑的逐漸向下挖掘,礦床開鑿出來的銅礦產量逐漸增加,金瓜石也從金銀礦山轉變為一座金銀銅礦山。隨著日後新礦脈的一一發現,金瓜石更被冠上了「日本首一金礦山」的盛名。
金瓜石也曾一度遇上發展瓶頸。第一次世界大戰後,全球經濟蕭條,金瓜石礦區也受到波及,不僅煉製廠被迫關閉,只能依靠向日本本土輸出礦砂來維持營運,之後礦區的經營權也易手至另一日商後宮信太郎手中。在後宮信太郎的經營之下,金瓜石礦區的業績逐漸復甦,在日本礦業株式會社(今日的日礦金屬)在1933年買下金瓜石礦區的經營權後,更大力擴充礦區內的設備,在金瓜石山下的水湳洞山坡上興建了新式的浮選礦場(即今日的十三層遺址),並另建了水湳洞直通基隆八斗子運礦場的輕便鐵路-金瓜石線(今臺鐵深澳線前身)。這些嶄新而完善的設施,加上又有新礦脈的發現,金瓜石礦區的黃金產量年年提昇,到了1938年更達到了將近七萬兩的最高峰。當時的金瓜石被譽為是「亞洲第一貴金屬礦山」,更曾聚集了八萬人在此一圓淘金夢,小小的金瓜石一躍成為人口稠密、熱鬧非凡之地,與鄰近的九份互相輝映。
太平洋戰爭爆發後,日本的戰勢逐漸吃緊,非國防物資的金礦不被重視,金瓜石被迫改以開採銅礦為主;自1942-45年間,日軍於此地設立Kinkaseki戰俘營(臺語稱凸鼻仔寮),關押一千餘名以大英國協成員國為主的同盟國軍戰俘,這批盟軍戰俘的勞役工作即為採掘銅礦,由於工作條件甚差,管理嚴苛且水土不服等因素,不少戰俘命喪於此。由於美軍於1944年下半年起逐漸掌握臺灣上空制空權,各類工業生產活動受到嚴重影響,在日本於1945年投降之前,金瓜石的採礦事業幾近停擺,同盟國戰俘亦集體遷移至新店看管。二戰之後,台灣歸屬中華民國,在國民政府的整頓之下,金瓜石的營運逐漸步上軌道。由於金瓜石礦區原本全由日本資本所有,國民政府因而接收了金瓜石礦區的所有權,並在1946年成立了國營的「台灣金銅礦物局」;由於金瓜石礦區隸屬於台灣金銅礦物局所有,因而金瓜石所出產的金礦,在經過煉製之後,即由臺灣銀行以官定價格全數收購,雖然此作法使黃金價格平穩,但也埋下了日後礦區停產的伏筆。隨著國共內戰爆發、產金成本過高的情況之下,金瓜石礦區重啟銅礦的生產作業,並培育出「以銅養金」的經營模式。
1955年,台灣金銅礦物局改組為「台灣金屬礦業公司」(簡稱台金公司),並引進國外技術及設備,在銅礦生產逐年增加的情況下,金瓜石礦區曾維持不錯的營運成績。不過,1973年之後,金瓜石礦區的金銅產量漸趨枯竭,為了提昇產量,台金公司從1978年開始嘗試大規模露天開採的方式,並將營運重心轉至以礦物冶煉、加工為主;台金公司為了提升礦產加工能力,於1981年向銀行貸款,在水湳洞附近興建禮樂煉銅廠。但由於國際銅價不斷下跌,台金公司雖然於1985年進行部門縮編,並將禮樂煉銅廠移交台灣電力公司接管,但在無力償還銀行貸款的情況下,台金公司終於在1987年宣告歇業,而金瓜石礦區的土地則由台灣糖業公司接收,結束了金瓜石百年的產金歲月。今日,金瓜石的人口隨著礦坑的停採,已經銳減不到兩千人,且大多為老人與幼童。

現況
雖然金瓜石的採礦事業已經終止,但事實上,金瓜石的礦產可能還擁有相當可觀的蘊藏量,在2002年時,曾有澳洲的礦產公司對金瓜石進行評估,推測金瓜石仍有開採礦物的價值,但各界對於金瓜石是否要重新開礦仍莫衷一是[1]。雖然如此,隨著鄰近的九份於1990年代後因著觀光產業的帶動而再度繁榮,在官方及當地居民的推動下,金瓜石目前也朝著發展文化觀光的方向前進。
近年來,由於金瓜石的人煙較為稀少,與鄰近的九份相比,較沒有過度開發及商業化的影響,因此吸引了不少藝術家及民宿在此落腳;而其中又以民宿的進駐較為興盛,延著金水公路及浪漫公路兩條連外幹道由山下的水湳洞往金瓜石街區的路上,可見大大小小的民宿散落一旁。2004年,由台北縣政府主導、台電與台糖共同開發,以介紹金瓜石礦業發展歷程為主軸的黃金博物園區正式開園,更象徵著金瓜石重振昔日風華的重要一步[2]。
除了採礦時期風華之外,為了回顧與省思金瓜石於第二次世界大戰期間的歷史,臺灣戰俘營紀念協會(Taiwan P.O.W. Memorial Society)於1997年起,便積極催生於金瓜石盟軍戰俘營舊址興建紀念碑及公園,並於2005年完工。每年臺灣戰俘營紀念協會固定於11月時於該址舉辦莊嚴肅穆之追思儀式,也同樣豐富了金瓜石的人文歷史記憶。

著名景點
黃金神社遺址的鳥居黃金博物園區
太子賓館
本山五坑(黃金博物館)
黃金神社(金瓜石神社)
勸濟堂(祈堂廟)
金瓜石勸濟堂關公銅像祈堂老街
十三層遺址(水湳洞選礦場)
水湳洞十三層遺址黃金瀑布
浪漫公路
陰陽海
基隆山
無耳茶壺山
廢煙道
福山宮
英軍戰俘營遺址·金瓜石戰俘紀念公園(凸鼻仔寮)

台長: Yalon

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