Ein Kristallofen ist eine versiegelte Umgebung, die in hochpräzisen Geräten um einen Quarzkristall herum angeordnet ist. Diese Öfen halten eine konstante Temperatur und einen konstanten Druck aufrecht und isolieren den internen Kristall vor Umwelteinflüssen. Im Allgemeinen wird ein Kristallofen nur bei extrem hochpräzisen Geräten verwendet, wie z. B. Funksystemen in Militärqualität und Mobilfunkmasten. Bei Geräten mit geringerer Präzision wird der Vorteil von den Kosten und dem potenziellen Volumen des Geräts weit überschattet.
Wenn ein Quarzkristall als Resonator in einem Gerät verwendet wird, ist er ein wesentlicher Bestandteil des Sendens und Empfangens von Signalen. Die Resonanzfrequenz des Quarzes wird verwendet, um den Sender abzustimmen und die gesendeten Signale stabil zu halten. Die Frequenz des Quarzes wird durch mehrere Faktoren bestimmt, einschließlich der Größe des Quarzes. Wenn sich der Quarz erwärmt und abkühlt, kann er sich ausdehnen und zusammenziehen. Dies führt zu winzigen Größenänderungen, die die Frequenz des Kristalls ändern.
Geräte, die sich Frequenzschwankungen nicht leisten können, verwenden einen Quarzofen, um den Quarz stabil zu halten. Indem die Situation des Kristalls unabhängig von den tatsächlichen Bedingungen stabil gehalten wird, ändert sich seine Frequenz nie. Die gebräuchlichste Form eines Quarzofens wird in einem Quarzoszillator verwendet.
Ein Quarzoszillator ist eine gängige Komponente in Präzisionsmessgeräten, Sendern und Empfängern. Diese Geräte können sehr klein sein und werden oft direkt in die Schaltung eines Geräts integriert. Wenn in diesen Geräten ein Kristallofen verwendet wird, handelt es sich normalerweise um ein nicht mit Strom versorgtes Isoliergerät. Es verlässt sich auf seine mechanische Konstruktion, um den Kristall stabil zu halten.
Andere Geräte haben größere Öfen, die in einem ganz anderen Maßstab funktionieren. Diese Geräte sind als versiegelte Kanister gebaut, die ihre eigene stabile Umgebung enthalten. Diese Öfen benötigen oft externe Energie und speziell konstruierte Kristalle. Obwohl diese Art von Quarzofen viel größer als die Oszillatorversion sein kann, sind einige Versionen immer noch klein genug, um direkt an ein Schaltungssystem angeschlossen zu werden.
In den meisten Fällen sind Kristallöfen unnötig. Bei herkömmlichen elektronischen Geräten ist die Präzision eines Kristallofens weitaus höher als vom Benutzer erwartet. Das, zusammen mit den zusätzlichen Kosten für den Einbau in das Gerät, lässt viele Hersteller sie in ihren Designs überspringen.
Andererseits werden sie benötigt, wenn Anwender ein sehr hohes Maß an Präzision oder Stabilität benötigen. Auf Verbraucherebene findet man dies normalerweise in High-End-Uhren, Diagnosewerkzeugen und Audiogeräten. Auf kommerzieller Ebene verwenden lokale Übertragungsknoten wie Mobilfunkmasten oder Funkübertragungsstationen diese Öfen, um ihre Frequenzen innerhalb der richtigen Bandbreite zu halten. Schließlich verwenden militärische Systeme diese Öfen, um die Übertragungsbänder schmal zu halten, um unerwünschtes Ausbluten in benachbarte Frequenzen zu verhindern.