我们都知道晶振一不小心是很容易老化的，之前给大家介绍过外在导致晶体晶振老化因素，那么今天就给大家说下“内在”的原因的有那些。”内在”问题主要是因为技术和加工方式，大致体现于扩散效应、石英的变化、应变和应力，电路老化，其他老化等问题，下面金洛鑫电子会为大家详细的解说。
石英的变化：
由于应力或其他原因导致的石英变化可能导致老化，尽管在文献中没有关于这种变化的报告（在正常温度和压力下）。预计完美的石英不会随时间变化（根据定义）。可能发生变化的缺陷包括表面和点缺陷，位错，杂质，夹杂物和孪晶。表面缺陷，例如通过研磨产生的微裂纹，可以随时间变化，然而，通过在机械处理之后适当地蚀刻表面，可以大大减少变化的可能性。
由于应力引起的位错运动不太可能是典型工作温度下老化的一个因素，尽管位错运动可能在高温和高压下发生。即使在通常远远超过Oscillator正常工作温度的扫描实验中，也没有报告过位错运动的证据。退火由于中子辐射引起的石英损坏所需的能量可能是移动位错所需能量的线索。当用快中子照射石英时，发生位移损坏。在高剂量下，石英逐渐变成无定形形式的无序状态。对中子受损石英的退火研究表明，石英的退火温度高于反转温度。结构退火的活化能为0.75eV。
石英的除气是另一种可能的老化机制，其大小未知。虽然大量的信息可在玻璃的SiO的释气特性2，对除气特性没有报告一个发现石英。据推测，由于所有材料都会在一定程度上排出气体，因此a-quartz也是如此。另一个未知数是石英中的杂质在正常工作温度下扩散到位错和表面的程度。已知石英含有易于扩散的杂质。存在于最高浓度的杂质是氢。天然和培养的石英都含有氢，其量相对于Si为200ppm至2500ppm（3ppm至42ppm重量）。
扩散效应：
尽管扩散过程很可能导致谐振器老化，但很少有作者报道了扩散过程中的衰老分析[4,68]。在电极和石英之间，石英本身内以及安装和电气附件中可以发生固-固扩散过程;气固扩散过程可以是在谐振器表面发生的一些过程的速率确定步骤。另一种可想到的老化机制是石英中的杂质扩散到位错和表面。
各向同性介质中简单扩散控制过程的速率由给出：
速率=-D*浓度梯度
其中D是扩散常数：

m是扩散材料的质量，h是发生扩散的板坯的厚度，A是参与扩散的区域，d2和d1是扩散的浓度（每单位体积的质量）板坯两侧的材料。
表I显示了常温下常用作谐振器中电极或附件的一些金属在室温下的扩散常数：

这个简短的表格显示，石英晶振供应商可能感兴趣的扩散速率根据扩散所涉及的金属的数量级而变化。石英晶格中点缺陷的运动具有0.03eV至0.154eV的能量和活化能。尽管这些活化能量与观察到的老化活化能量大小相似，但直接比较的有效性尚未确定。
扩散过程通常具有近似功率对时间的依赖性，功率约为0.5。对于某些扩散配置，扩散速率方程还包含指数时间因子。扩散速率通常是热激活的，Arrhenius依赖于温度。Cu进入Al的活化能（33.9千卡/摩尔）似乎高于大多数报道的老化活化能。然而，Ag向Ag的晶界扩散的活化能为21.5千卡/摩尔，这并不比报道的老化活化能高。
谐振器中的应变/应力：
施加在AT和SC板周边的径向力使频率发生偏移。由于安装夹和粘接材料施加到晶体晶片上的力很难控制并且可能随时间改变（即松弛），因此石英晶体谐振器老化在某种程度上取决于安装座的类型，材料和位置，关于晶体取向，以及真实谐振器中的设计偏离。当粘合过程在高温下进行时，该结构可能在高于谐振器正常工作温度的温度下处于平衡状态。在这种情况下，结构中各种材料的热膨胀系数的不匹配将引起应力引起的频移。当这些应力随时间变化时，会导致老化。粘接材料，例如银填充的环氧树脂和聚酰亚胺，在固化时改变尺寸。这导致进一步的压力变化。夹子成形和焊接操作产生残余应力，其也经受应力消除。
X射线形貌可用于证明由特定安装夹结构引起的应变。如果菌株随时间变化，可能导致老化。AT切割石英晶片的线性膨胀的径向和切向热系数取决于方向。晶体板和安装结构（包括外壳基座）之间的热膨胀系数差异通常不仅导致晶体板上的径向应力，而且导致切向（即扭转）应力。石英晶体结构设计必须考虑谐振器组件的各个部件之间的热膨胀系数的差异，以最小化施加到谐振器的温度相关应力。
由于应力是不可避免的，因此在低老化谐振器的安装结构中使用的材料应该非常快速地或非常缓慢地退火，即，完全柔软或完全弹性。非常快速退火的材料通常不是可行的选择，因为这种材料通常在冲击和振动下导致不可接受的行为。已经开发出几乎无应力的安装结构。
在恒定应力下材料的缓慢和渐进变形称为蠕变。在金属，玻璃，聚合物甚至单晶中观察到蠕变。金属通常在温度大于0.4显示出蠕变米，其中T米是开尔文的金属熔点。蠕变速率，特别是在无定形材料中，以及有机材料，例如通常用于粘合晶体的环氧树脂，对温度高度敏感。已经开发了许多合金用于高抗应力消除，用于电连接器和其他弹簧应用。由这种合金制成的安装夹可以用于最小化由于安装结构中的应力消除导致的老化，如使用精心定向的石英用于安装和外壳的设计。
由给定量的应力释放产生的老化量是安装夹相对于石英板的晶轴的取向和应力类型的函数。对于面内直径力，已发现力-频率系数Kf与方位角y对于所有常用切割具有零，例如AT切割和SC切割。因此，可以得出结论，通过将晶体安装在Kf=0处，可以消除由于安装夹中的应力消除引起的老化。不幸的是，由于安装结构中的应力消除，很难完全消除老化，因为：1）方位角，其中Kf=0的温度的功能，从而使安装点方位将必须是对于不同的营业额的温度谐振器不同，2）ÿ其中粘合应力的效果是零是从不同ÿ其中K个-F=0，至少对于AT切割，已经报告了粘接应力效应的唯一切口，以及3）由于安装夹子产生的力通常不是纯粹的面内直径力。对于三点和四点安装的石英水晶振子尤其如此，因为由于石英的热膨胀系数是高度各向异性的，而典型封装基座的热膨胀系数是各向同性的，因此热膨胀系数不匹配引起的力将具有切向分量。在两点安装的谐振器中，基座的热膨胀除了面内直径力之外还施加扭转力。
即使安装应力可以忽略不计，单独的粘接应力也会引起显着的频率偏移，退火后会导致老化。频率的温度系数也会随着应力的大变化而变化。在这些情况下，测量温度系数以及老化可用于确定应力消除是否是显着的老化机制。
电路老化和其他电老化：
振荡器电路包括可能发生变化的电气元件。这些元素决定了一些重要的操作因素，例如谐振器负载电抗，直流偏置和驱动电平。这些电气元件和因素的变化导致振荡器老化。
由于电引线的运动引起的杂散电抗变化以及电路板和外壳壁的逐渐变形也产生频率变化。例如，在22MHz基波模式AT切割贴片晶振中，引线长度变化为0.005mm会导致频率变化为1X10-9[6]，负载电容老化每天1ppm会导致振荡器老化零件1010每天。由于湿度和温度的影响，电容器会老化;例如，湿度可以改变电容器和电路板的介电常数和损耗因数。电感器因其不稳定性而臭名昭着;例如，电感器的绕组可以拉伸和移动，尤其是在温度变化期间。在一项研究中，各种类型的电容器老化3ppm/天至70ppm/天，2μH线圈定制缠绕在酚醛形式（高稳定性），年龄为2ppm/天。放大器和变容二极管也可以随时间变化。驱动电平变化可能导致频率变化大约为每个ma210-7。通过密封振荡器以最小化由于湿度和大气压力变化引起的频率不稳定性，通常可以获得中长期稳定性的显着改善。
如先前在“电极效应”部分中所述，谐振器的电极之间的DC电压可以显着增加谐振器的初始老化，可能是由于电场驱动的杂质和电极的扩散。振荡器设计人员经常设计电路（有时无意中）在电极上放置一个小的直流电压。当检查来自几个制造商的高稳定性温补晶振时，发现直流电压范围从几分之一伏到约四伏。通过将电容器串联放置并将几兆欧电阻器与谐振器并联，可以很容易地将直流电压效应最小化，而不会显着降低谐振器的有效Q值。
DC电压也可以由制造期间产生的静电荷产生。静电可导致高（>1kV）电压。由于清洁石英的表面电阻率高，“静电”电荷可能需要很长时间才能衰减。这可能导致（初始）老化，特别是在双旋转晶体中，例如SC切割，其可以具有每伏10-9的部件的灵敏度。可以使用众所周知的静态（“ESD”）控制措施来最小化该问题。
在OCXO晶振中，温度控制电路的老化会改变烤箱的设定点，从而导致老化。给定设定点变化的老化量取决于谐振器的频率与温度特性，并且对于典型的SC切割OCXO通常比AT切割的OCXO要小得多[84]。

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