石英晶振此款電子元器件的頻率穩定性關系著一個電子產品的好壞,可見頻率穩定性的重要.頻率穩定性由晶體的質量決定.它與頻率成反比,與取決于特定切割的常數成反比.影響品質因數的其他因素包括使用的泛音,溫度,晶體驅動水平,表面光潔度質量,通過粘合和安裝施加在晶體上的機械應力,晶體和附著電極的幾何形狀,晶體中的材料純度和缺陷,外殼中氣體的類型和壓力,干擾模式以及電離輻射和中子輻射的存在和吸收劑量.

溫度影響工作頻率;使用各種形式的補償,從模擬補償(TCXO晶振)和微控制器補償(MCXO)到用晶體爐穩定溫度(OCXO).晶體具有溫度滯后;通過升高溫度獲得的給定溫度下的頻率不等于通過降低溫度獲得的相同溫度下的頻率.溫度敏感性主要取決于切割;選擇溫度補償切割,以最小化頻率/溫度相關性.特殊切割可以用線性溫度特性進行;液相色譜切割用于石英溫度計.其他影響因素包括使用的泛音,安裝和電極,晶體中的雜質,機械應變,晶體幾何形狀,溫度變化率,熱歷史(由于滯后),電離輻射和驅動水平.

晶振的頻率/溫度和電阻/溫度特性往往會出現異常,稱為活性下降.這些是局部在特定溫度下的小的向下頻率或向上電阻偏移,其溫度位置取決于負載電容的值.

機械應力也會影響頻率.應力可以由電極的安裝,結合和應用,安裝,電極和晶體本身的不同熱膨脹,存在溫度梯度時的不同熱應力,固化過程中結合材料的膨脹或收縮,傳遞到晶體外殼內環境壓力的氣壓,晶格本身的應力(不均勻生長,雜質,位錯),制造過程中引起的表面缺陷和損傷以及重力對晶體質量的作用引起;因此,頻率會受到晶體位置的影響.其他動態應力誘發因素是沖擊,振動和噪聲.有些切口對壓力不太敏感;應力補償切割就是一個例子.大氣壓力的變化也會給外殼帶來變形,通過改變雜散電容來影響頻率.

大氣濕度影響空氣的熱傳遞性能,并且可以通過水分子擴散到塑料結構中,改變介電常數和電導率來改變塑料的電性能.

影響頻率的其他因素是電源電壓,負載阻抗,磁場,電場(在切割對其敏感的情況下,例如SC切割),γ粒子和電離輻射的存在和吸收劑量以及晶體的年齡.

晶振經歷緩慢的頻率隨時間逐漸變化,稱為老化.這涉及許多機制.安裝和接觸可以減輕內置應力.來自殘余大氣,從晶體,電極或包裝材料中除氣或在密封外殼期間引入的污染物分子可以吸附在晶體表面上,從而改變其質量;石英晶體微量天平利用了這種效應.晶體的組成可以通過除氣,雜質原子擴散或從電極遷移而逐漸改變,或者晶格可以被輻射損壞.緩慢的化學反應可能發生在晶體上或晶體內,或外殼的內表面.電極材料,例如鉻或鋁,可以與晶體反應,產生金屬氧化物和硅層;這些界面層會隨著時間發生變化.由于大氣壓力,溫度,泄漏或內部材料放氣的變化,外殼中的壓力會發生變化.晶體本身之外的因素是例如振蕩器電路的老化(以及例如電容的變化)和晶體爐參數的漂移.外部大氣成分也會影響老化;氫氣可以通過鎳外殼擴散.當氦通過銣標準的玻璃外殼擴散時,會引起類似的問題.

金是低老化石英晶體諧振器的首選電極材料;它對石英的粘附力足夠強,即使在強烈的機械沖擊下也能保持接觸,但又足夠弱,不能支持顯著的應變梯度(不同于鉻,鋁和鎳).金也不形成氧化物;它能吸附空氣中的有機污染物,但這些污染物很容易去除.然而,只有金會發生分層;因此,鉻層有時用于提高結合強度.銀和鋁經常被用作電極;然而,隨著時間的推移,兩者都會形成氧化物層,從而增加晶體質量并降低頻率.銀可以通過暴露在碘蒸汽中鈍化,形成一層碘化銀.鋁容易但緩慢氧化,直到達到約5納米的厚度;人工老化過程中溫度升高并不顯著.

提高氧化物形成速度;可以在制造過程中通過陽極氧化形成厚的氧化物層.鍍銀石英晶振對碘蒸汽的暴露也可以在業余條件下使用,以稍微降低晶體頻率;也可以通過刮去部分電極來提高頻率,但這有損壞晶體和損失q的風險電極之間的DC電壓偏置可能會加速初始老化,這可能是由于雜質通過晶體的誘導擴散.將電容與晶體串聯,并將幾兆歐姆的電阻并聯,可以將這種電壓降至最低.

1/5