Un oscillatore a cristallo è un dispositivo utilizzato per trasformare o produrre energia elettrica da energia meccanica. Nella maggior parte dei casi, questi oscillatori sono soggetti ad un impulso elettrico che li fa oscillare ad una precisa frequenza. La frequenza di ciascun cristallo rimane stabile a una varietà di temperature e pressioni e in presenza di molti materiali e prodotti chimici diversi, rendendolo ideale per operazioni che richiedono tempi precisi in molte circostanze. Questi dispositivi sono comunemente usati negli orologi e nell’elettronica sia per la loro precisione che per la loro durata.
Le proprietà dell’oscillatore a cristallo furono scoperte per la prima volta nel 1880 da Pierre e Jacques Curie. Questi due scienziati hanno scoperto che i cristalli di quarzo producono una carica elettrica quando vengono forzati a deformarsi e cambiano la loro forma fisica quando vengono sottoposti a una carica elettrica, una proprietà che hanno chiamato effetto piezoelettrico. Esperimenti con questi cristalli hanno mostrato che essi oscillavano a una frequenza precisa quando passavano attraverso di loro la corrente elettrica.
Uno dei componenti principali di un oscillatore a cristallo è il cristallo stesso. Molti tipi diversi di cristalli possono essere usati come oscillatori, ma la varietà più comunemente usata è il quarzo, che viene spesso coltivato in circostanze controllate prima di essere tagliato e usato come oscillatore. Il cristallo viene tagliato in una fetta sottile oa forma di diapason e poi posto tra due piastre metalliche conduttrici. Quando la corrente passa attraverso il dispositivo, il cristallo inizia ad espandersi e contrarsi, o oscillare, a una frequenza precisa. Un amplificatore collegato all’oscillatore a cristallo aumenta l’uscita del dispositivo che può quindi essere utilizzata per cronometrare processi meccanici o elettrici.
La stabilità della frequenza di un oscillatore al cristallo lo rende ideale per l’uso negli orologi e nell’elettronica. Il cristallo di quarzo è stato utilizzato per controllare i tempi degli orologi sin da subito dopo la scoperta dell’effetto piezoelettrico. Gli orologi con questi oscillatori sono noti per la loro capacità di resistere a variazioni di temperatura e pressione e di rimanere precisi per lunghi periodi di tempo.
In elettronica, gli oscillatori a cristallo sono spesso utilizzati in computer, telefoni cellulari e radio. I cristalli sono utili in questi dispositivi per la precisione della loro oscillazione, che consente di utilizzare il cristallo per filtrare le frequenze indesiderate. Anche l’oscillatore a cristallo si espande e si contrae principalmente lungo un asse, il che conferisce al dispositivo un basso sfasamento. Queste due qualità gli conferiscono la capacità di cronometrare accuratamente un processo e di mantenere un segnale forte, entrambe qualità che lo rendono ideale per l’uso in elettronica.