什么是休眠晶體及休眠晶體的判斷

A．什么是休眠晶體

休眠晶體是晶體行業(yè)中很知名的一種現(xiàn)象。晶體一開始不起振，除非給他一個(gè)機(jī)械或電性的激發(fā)，之后晶體可以正常地工作一段時(shí)間，然后在一段無法預(yù)測(cè)的時(shí)間之后（通常是沒有給晶體加電后）他又休眠—不工作。再次休眠的時(shí)間不可預(yù)測(cè)，可以是幾分鐘到幾個(gè)月。
這可以解釋為什么有時(shí)用戶發(fā)現(xiàn)不良，退回給制造廠，但不良分析報(bào)告認(rèn)為是合格品。很有可能是休眠晶體在運(yùn)輸中被機(jī)械沖擊/振動(dòng)“喚醒”，或者在不良分析中用了相對(duì)較高的激勵(lì)功率。（注：另外還有很多原因可導(dǎo)致送出去是不良品，退回時(shí)是良品的現(xiàn)象，休眠僅是其中之一）。
幾十年前，線路工作的電壓高，頻率低，因此，晶體的激勵(lì)功率較高（如1000uW或以上）.只要電源打開，線路中的激勵(lì)功率足以喚醒晶體,所以，在那時(shí)候休眠晶體不是嚴(yán)重的問題。然而，線路中的高激勵(lì)功率仍然需要一些時(shí)間（毫秒到秒）喚醒休眠晶體。有些人稱這個(gè)現(xiàn)象為“啟動(dòng)遲緩”
如今的應(yīng)用要求很苛刻。
應(yīng)用線路中的低電壓產(chǎn)生低激勵(lì)功率。較高的工作頻率，因此線路中更多的相位滯后會(huì)導(dǎo)致低的激勵(lì)功率（低的負(fù)載電容）?，F(xiàn)在的應(yīng)用要求快速的啟動(dòng)，例如：ＶＧＡ顯卡，帶熱插功能的ＵＳＢ設(shè)施，帶熱插功能的ＰＣ卡，用電池的設(shè)施如ＰＤＡ，手機(jī)，無繩電話和傳呼機(jī)，為節(jié)省電池，這些東西都要在幾毫秒內(nèi)啟動(dòng)或關(guān)閉。

B.為什么晶體會(huì)休眠?

休眠晶體的根本原因是各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的污染。
污染不光是指臟的灰粒，還有水，汽，油等的痕跡。因此，要在所有的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中控制污染的產(chǎn)生，這項(xiàng)控制的成本較高，并且有時(shí)很難查處污染的來源。
現(xiàn)在，休眠晶體在整個(gè)行業(yè)中仍是熱門話題，有很多晶體生產(chǎn)廠在做研究工作。但是不是所有的晶體生產(chǎn)廠都知道如何去避免休眠晶體的產(chǎn)生，正因?yàn)檫@個(gè)原因，有些生產(chǎn)廠不談這個(gè)話題。

C.休眠晶體可以根治嗎?

不幸的是不能根治，經(jīng)過激勵(lì)／喚醒后，休眠晶體還是會(huì)再次休眠休眠狀態(tài)是晶體的自然穩(wěn)定狀態(tài)，一旦外部的激勵(lì)消失一段時(shí)間后，晶體會(huì)恢復(fù)到這種穩(wěn)定狀態(tài)。完全沒有辦法將一個(gè)休眠晶體治愈，使他成為不會(huì)休眠的晶體。有些晶體生產(chǎn)廠為了提高出產(chǎn)率，在生產(chǎn)中用高激勵(lì)功率激勵(lì)晶體，這樣就意味著將休眠晶體交給了用戶，但這些休眠的晶體慢慢地又會(huì)休眠。
正因?yàn)檫@個(gè)原因，要真確地清楚線路的工作激勵(lì)功率，這樣，好的晶體生產(chǎn)廠就不會(huì)用不恰當(dāng)?shù)姆绞饺y(cè)試晶體。比如說，如果線路中的能供給晶體的激勵(lì)功率為50uW，但規(guī)格卻定為1 mw (復(fù)印了舊的規(guī)格書),這相當(dāng)于在要求晶體生產(chǎn)廠在生產(chǎn)和最終的檢驗(yàn)中用高功率將晶體喚醒。
值得提醒的是1mw在現(xiàn)在看來是非常高的激勵(lì)功率了，因?yàn)閼?yīng)用線路中的激勵(lì)功率比原先的小很多，晶體的尺寸也比舊的型號(hào)小很多。如果無法說明線路中的激勵(lì)功率，將PCBA送到晶體生產(chǎn)廠進(jìn)行測(cè)量。

D.怎樣發(fā)現(xiàn)休眠晶體?

要發(fā)現(xiàn)休眠晶體最困難的是：一旦被喚醒，就和好的晶體沒有區(qū)別，但要多少時(shí)間才可以等到晶體的再次休眠就不一定了(可能是幾秒種，幾分種，幾天或幾周)。
所以只能通過測(cè)晶體DLD (Drive Level Dependency)的方式間接地發(fā)現(xiàn)休眠晶體。
晶體的DLD問題的原因和休眠晶體的原因是一樣的，只是嚴(yán)重的程度要小一些。

E. DLD特性

晶體的DLD特性是指在不同的激勵(lì)功率測(cè)量時(shí)，ESR或/和頻率的變化。測(cè)量的低功率和高功率往往有幾十種。
理想晶體的DLD特性應(yīng)表現(xiàn)如下：
在一個(gè)最高到設(shè)計(jì)功率的很寬廣的激勵(lì)功率范圍中(幾十點(diǎn)激勵(lì)功率) ESR和頻率幾乎沒有變化。但是，休眠晶體一旦被喚醒，也會(huì)有這種表現(xiàn)。
不理想的晶體的DLD特性表現(xiàn)如下：
在設(shè)計(jì)最大激勵(lì)功率以下的功率范圍內(nèi)，ESR和頻率有明顯的變化(ESR有幾倍的變化，頻率有幾十ppm的變化)而產(chǎn)生這些變化的原因是各個(gè)制程中產(chǎn)生的污染。
注意要點(diǎn)：
在測(cè)試這項(xiàng)DLD特性時(shí)，最大激勵(lì)功率要定在足使晶體被激勵(lì)（喚醒）的程度，因此經(jīng)過一次測(cè)試后，同一個(gè)晶體的DLD特性會(huì)有所變化（通常是變的好一些）。同樣，如果最大激勵(lì)功率足夠大，晶體會(huì)被完全地喚醒，有時(shí)表現(xiàn)得和理想的晶體一樣（象上述的理想晶體的DLD曲線）。因此，這項(xiàng)測(cè)試是不可重復(fù)的。
如果晶體的DLD特性不隨時(shí)間，外部激勵(lì)的變化而變化，那這個(gè)晶體不是休眠晶體（是DLD不良的產(chǎn)品但不是休眠晶體）。根據(jù)不同的應(yīng)用線路中的激勵(lì)功率，這個(gè)DLD不良的晶體可能是好的產(chǎn)品，也可能是不好的產(chǎn)品。如果應(yīng)用線路可以用它的激勵(lì)使這個(gè)晶體工作，那就是好的晶體，相反，如果應(yīng)用線路中的激勵(lì)功率無法使有這個(gè)ESR值的晶體工作，那也是應(yīng)用線路的設(shè)計(jì)激勵(lì)功率時(shí)的ESR不良的。

F.有DLD的晶體的時(shí)間特性

晶體的DLD特性會(huì)隨時(shí)間和外部激勵(lì)的變化而變化。在沒有外部激勵(lì)（如，不工作）的情況下，晶體會(huì)慢慢地回到它的自然狀態(tài)：休眠。當(dāng)有一個(gè)“大”的外部激勵(lì)時(shí)，晶體被“喚醒”，當(dāng)有一個(gè)不是足夠“大”的外部激勵(lì)時(shí)，晶體處于“半醒的”狀態(tài).，由于這種復(fù)雜的時(shí)間/外部激勵(lì)的關(guān)系，DLD測(cè)量是不可重復(fù)的。有時(shí)，它也會(huì)影響其他測(cè)量的重復(fù)性。
注：上面的術(shù)語(yǔ)“穩(wěn)定狀態(tài)”和“不穩(wěn)定狀態(tài)”描述的是晶體的自然屬性，處于不穩(wěn)定狀態(tài)的晶體總是有走向穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。這個(gè)術(shù)語(yǔ)和一般測(cè)量設(shè)備中打印出來的報(bào)告中說晶體不穩(wěn)定是不同的。

F.1.Gamma ratio for DLD

在做隨機(jī)抽樣檢查時(shí)，人們無法知道將會(huì)抽到的晶體的狀況：休眠的，清醒的或半醒的？
有些晶體工程師設(shè)計(jì)了一種測(cè)試方法，測(cè)試ESR的變化率而不是ESR的變化值，希望借此解決問題：
這樣的測(cè)試方法是比較第一和第二次，第一和第三次測(cè)量的ESR變化，頻率的變化率。有些工程師進(jìn)一步將測(cè)量點(diǎn)成倍增加，比較在最大和最小激勵(lì)功率的ESR和頻率的變化。這些方法還在評(píng)估中，尚無定論。

G.休眠的判定–休眠和DLD的關(guān)系

一般商用級(jí)的晶體的ESR不可避免地會(huì)隨激勵(lì)功率的變化而變化。有些可能變化很小，只有1 Ohm,而有些可以達(dá)到幾百，或甚至幾千，或ESR太高以至于專業(yè)的測(cè)量設(shè)備無法測(cè)量，顯示為“不穩(wěn)定晶體”。但是DLD不良的晶體一定會(huì)休眠嗎？或休眠的晶體表現(xiàn)在DLD上有多差？或….？不幸的是在晶體行業(yè)里沒有給休眠晶體定一個(gè)清楚正式的定義。

H.晶體測(cè)量

出于上面所講的DLD不可重復(fù)的特性，在測(cè)量時(shí)要特別注意：
a: DLD測(cè)量：為了進(jìn)一步避免因測(cè)量設(shè)備而產(chǎn)生的錯(cuò)誤，不要測(cè)量DLD-Dfl或DLD-Drl…等等。小于100MHz的晶體，測(cè)量DLD-dFr,和DLD-dRr，大于100MHz的晶體，測(cè)量DLD-dFs,和DLD-dRs。
b.校驗(yàn)測(cè)量結(jié)果(包括其他測(cè)量參數(shù)).在重新測(cè)量晶體一校驗(yàn)測(cè)量結(jié)果時(shí)要記得休眠晶體有可能在第一次測(cè)量后已經(jīng)被喚醒。要有好習(xí)慣，將晶體在再次測(cè)量前放置幾天。
c.不良分析：在進(jìn)行不良分析時(shí)要記得“老化特性不好”的產(chǎn)品的參數(shù)也會(huì)隨時(shí)間而變化，但這樣的晶體不會(huì)被外部的激勵(lì)喚醒。當(dāng)然有些不好的晶體有兩種不良：老化不好和DLD不良。
d. "Fs穩(wěn)定, FL不穩(wěn)定"的晶體：有些晶體在測(cè)量FL是顯示"不穩(wěn)定",但在測(cè)量Fs或Fr是顯示穩(wěn)定。這樣的晶體很有可能是有DLD的問題。