Ein Quarzoszillator ist ein Gerät, das verwendet wird, um elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln oder daraus zu erzeugen. In den meisten Fällen werden diese Oszillatoren einem elektrischen Impuls ausgesetzt, der sie mit einer genauen Frequenz zum Schwingen bringt. Die Frequenz jedes Kristalls bleibt bei einer Vielzahl von Temperaturen und Drücken sowie in Anwesenheit vieler verschiedener Materialien und Chemikalien stabil, was ihn ideal für Operationen macht, die unter vielen Umständen ein präzises Timing erfordern. Diese Geräte werden aufgrund ihrer Präzision und Haltbarkeit häufig in Uhren und Elektronik verwendet.
Die Eigenschaften des Quarzoszillators wurden erstmals 1880 von Pierre und Jacques Curie entdeckt. Diese beiden Wissenschaftler entdeckten, dass Quarzkristalle eine elektrische Ladung erzeugen, wenn sie aus der Form gebracht werden, und ihre physikalische Form ändern, wenn sie einer elektrischen Ladung ausgesetzt werden, eine Eigenschaft, die sie den piezoelektrischen Effekt nannten. Experimente mit diesen Kristallen zeigten, dass sie mit einer genauen Frequenz oszillierten, wenn elektrischer Strom durch sie geleitet wurde.
Eine der Hauptkomponenten eines Quarzoszillators ist der Quarz selbst. Viele verschiedene Arten von Quarzen können als Oszillatoren verwendet werden, aber die am häufigsten verwendete Variante ist der Quarz, der oft unter kontrollierten Bedingungen gezüchtet wird, bevor er geschnitten und als Oszillator verwendet wird. Der Kristall wird in eine dünne Scheibe oder in die Form einer Stimmgabel geschnitten und dann zwischen zwei leitfähige Metallplatten gelegt. Wenn Strom durch das Gerät geleitet wird, beginnt sich der Quarz mit einer genauen Frequenz auszudehnen und zusammenzuziehen oder zu schwingen. Ein an den Quarzoszillator angeschlossener Verstärker erhöht die Leistung des Geräts, die dann zur Zeitmessung mechanischer oder elektrischer Prozesse verwendet werden kann.
Die Stabilität der Frequenz eines Quarzoszillators macht ihn ideal für den Einsatz in Uhren und Elektronik. Quarzkristall wird seit der Entdeckung des piezoelektrischen Effekts verwendet, um das Timing von Uhren zu kontrollieren. Uhren mit diesen Oszillatoren sind dafür bekannt, dass sie Temperatur- und Druckänderungen standhalten und über lange Zeiträume genau bleiben.
In der Elektronik werden Quarzoszillatoren häufig in Computern, Mobiltelefonen und Radios verwendet. Die Quarze sind in diesen Geräten aufgrund der Präzision ihrer Schwingung nützlich, die es ermöglicht, den Quarz zum Herausfiltern unerwünschter Frequenzen zu verwenden. Der Quarzoszillator dehnt sich auch hauptsächlich entlang einer Achse aus und zieht sich zusammen, was dem Gerät eine geringe Phasenverschiebung verleiht. Diese beiden Eigenschaften verleihen ihm die Fähigkeit, einen Prozess genau zu timen und ein starkes Signal aufrechtzuerhalten, beides Eigenschaften, die ihn ideal für den Einsatz in der Elektronik machen.