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石英本身的化学名称叫二氧化硅，二氧化分子 (SiO2) 在正常状态下 , 其电偶极是互相平衡的。在下图的二氧化硅是以二维空间的简化图形 . 当石英在硅原子上方及氧原子下方分别给予正电场及负电场时 , 空间系统就失去了平衡，为了维持电位平衡 , 两个氧原子会相互排斥 , 在氧原子下方形成一个感应正电场区域 , 同时在硅原子上方产生感应负电场区域 . 当我们在硅原子上方及氧原子下方分别给予负电场及正电场时 , 两个氧原子会相互靠近 , 氧原子下方就会产生感应负电场 , 硅原子上方就会产生感应正电场 . 然而 , 氧原子的水平位置变化时 , 邻近的另一个氧原子就会相对的产生排斥或吸引的力量 , 迫使氧原子回到原来的空间位置 . 因此 , 电场的力量与原子之间的力量会相互牵动 , 电场的改变与水平方向的变动就会是形成交互变动状态 . 这个交互状态会形成一个在石英材料耗能最小的振动 , 只要由电场持续给它能量 , 石英材料就会与电场之间维持一个持续振动的频率 ， 这个压电作用下氧原子的振幅与电场强度和电场对二氧化硅的向量角度有相对应的关系 . 在实际的应用上 , 电场是由镀在石英芯片上的金属膜产生电极的, 电场与二氧化硅的向量角度则是由石英晶棒的切割角度来决定 .
      石英本身是由硅原子和氧原子组合而成的二氧化硅（ Silicon Dioxide, SiO2 ） , 以 32 点群的六方晶系形成的单结晶结构。单结晶的石英晶体结构具有压电效应特性， 当对单结晶体的某些方向施加压力时 , 垂直施力的方向就会产生电气电位 . 相对的当以一个电场施加在石英晶体某些方向时 , 在另一些方向就会产生变形或振动现象 .这种现象就叫做压电效应。 利用其发生共振频率的特性 , 发挥其精确振荡的性能作为各类型频率信号的参考基准 , 就是石英震荡器的设计与应用 . 因为石英晶体材料具有很高的Q 值 , 所以绝大部份的频率控制元件 , 如谐振器和振荡器 , 都以石英材料为基础 . 以石英为基础的频率控制元件根据其压电振动的特性 , 可以分为体波 (bulk wave) 振动组件及表面声波 (surface acoustic wave) 振动组件 . 体波振动组件如石英晶体谐振器 , 石英晶体滤波器及石英晶体振荡器 , 表面波振动组件如表面波滤波器及表面波谐振器 . 当石英晶体用特定的切割方式 , 用机械加工方式给于表面研磨 , 完成特定的外型尺寸就是通称的石英芯片 (quartz wafer 或 quartz blank ). 将这个石英芯片放置在真空环境中 , 给于表面镀上电极后 , 再以导电材料固定在金属或是陶瓷基座上 , 并加以封装 , 就成为一般所谓的石英晶体谐振器 ( quartz crystal resonator ).