水晶振動子とは？仕組みと種類（MHz帯・音叉型・サーミスタ付き・HC-49系）、水晶発振器との違い、周波数・負荷容量・ppmの選び方

この記事の答え

水晶振動子は、水晶の振動を使って決まった周波数を作る電子部品です。発振回路と組み合わせて使う受動部品で、発振回路を中に入れた水晶発振器とは別の部品です。作りと周波数で、ATカットのMHz帯・32.768kHzの音叉型・サーミスタ付き・金属ケースのHC-49系に分かれます。選ぶときは「公称周波数」「負荷容量」「周波数許容偏差と温度特性」の3つを、使うICと発振回路に合わせて先に決めます。

水晶振動子とは

水晶は、電圧をかけると決まったリズムで振動します。水晶振動子は、この性質を使ってICやマイコンのクロックの基準になる周波数を作る部品です。スマートフォンや無線機器、自動車の電子機器まで使われています。

比較ページには、日本の会社が自社で作る水晶振動子を、品番（型式）の単位で載せています。発振回路を中に入れた水晶発振器、水晶フィルタ、膜厚モニター用の水晶、セラミック発振子は載せていません。

水晶発振器との違い

水晶振動子は、発振回路と組み合わせて使う受動部品です。回路側のICや外付けのコンデンサと合わせて、はじめて発振します
水晶発振器は、発振回路を中に入れた部品です。電源をつなげば信号が出ます
水晶振動子を選んだあとは、実際に使う回路でマッチングを確かめます

4つの種類

MHz帯（ATカット）は、水晶片の厚みで周波数が決まり、薄いほど周波数が高くなります。日本電波工業の NX2016SA は16〜80MHz、セイコーエプソンの FA-128 は19.2〜54MHzです
音叉型（kHz帯）は、32.768kHzを出します。日本電波工業の NX3215SA、セイコーエプソンの FC-135、リバーエレテックの TFX-03、セイコーインスツルの SC-32S が、このページの音叉型です
サーミスタ付き（TSX）は、温度センサーを中に入れた型です。外の発振回路が温度を測って周波数を補正します。大真空の DSR1612ATH と京セラの CT2016DB ⁠⁠⁠です
金属ケース型（HC-49系）は、金属のケースを抵抗溶接で封じた型です。九州電通の HC-49/U はリード線で差し込む型で、1.8〜225MHzまで作ります

選ぶときに見る値

公称周波数は、使うICのデータシートで決まった値に合わせます
負荷容量（CL）は、発振回路の条件に合わせます。外付けのコンデンサだけでなく、基板の浮遊容量やICの内部容量も効きます
周波数許容偏差は、25℃での周波数のずれの許容幅で、ppm（100万分の1）で表します。20MHzで±20ppmなら、許容範囲は19.9996〜20.0004MHzです
周波数温度特性は、温度による周波数の変化です。動作温度範囲と組で見ます
等価直列抵抗（ESR）は、振動のしにくさを抵抗の値で表したものです。大きいほど、発振回路の側に強い発振の力を求めます

大きさと温度

このページで最も小さいのは、リバーエレテックの FCX-07L で、1.6×1.2×0.33mm以下です
大真空の DSX1612S は、1612サイズで厚さ0.35mmです
高い温度で使えるのは、村田製作所の XRCGE_M_F とリバーエレテックの FCX-07L で、どちらも+125℃までです
村田製作所の XRCGE_M_F は、−40〜+125℃で周波数のずれを±40ppm以内に収めた車載向けです
小さい品ほど良いとは限りません。日本電波工業は、同じ周波数でも大きさで電気的特性が変わると説明しています

値段と買い方

このページの製品は、どれも公式サイトに値段が出ていません。周波数・負荷容量・周波数許容偏差を決めて、見積もりを取ります
大真空は、少量の発注もできると案内しています。基本はメーカーが直接売り、一部は代理店を通します