Dada su importancia en un gran número de aplicaciones en las que se necesita disponer de una frecuencia fija y estable se recurren a los cristales de cuarzo.

El cuarzo es un mineral formado por anhídrido de silicio. Su forma en cristales prismático hexagonales,acabados en pirámides por sus caras extremas se aprovechan para la fabricación de un componente electrónico que por sus características se utiliza como un excelente oscilador.

Se ha podido comprobar que si una pieza de cristal de cuarzo se ve sometida a una presión física, se desarrolla una tensión eléctrica entre las caras opuestas del cristal, fenómeno conocido como efecto piezoeléctrico. El fenómeno es reversible: si se le aplica una tensión entre las caras opuestas del cristal, éste se ve sometido a una deformación, ensanchándose o constriñéndose físicamente, y si la tensión aplicada es de corriente alterna, el cristal entra en vibración. Según su tamaño y forma, el cristal presenta una frecuencia de resonancia propia. Cuando la tensión alterna aplicada es de frecuencia igual a la resonancia del cristal, la vibración es máxima. Además, un cristal de calidad puede mantener esta frecuencia sin variaciones, por lo que puede constituirse en el elemento estabilizador de un oscilador.

El propio espesor del cristal es la magnitud que determina su frecuencia propia de resonancia, mientras que la longitud y amplitud del cristal tienen poco que ver. Para unir los conductores a las caras de un cristal, se utilizan dos láminas metálicas que llevan soldados los conductores y que aprisionando al cristal entre ellas, actúan a la vez como soportes del mismo. Todo cristal con su soporte presenta capacidad, inductancia y resistencia o lo que es lo mismo, equivale a un circuito serie resonante.

Puesto que el cristal es un circuito sintonizado, puede intercalarse en la línea de realimentación de un amplificador y provocar una oscilación. Esto hace que el amplificador funcione entonces de forma intermitente, ya que la tensión de salida del cristal queda aplicada a la base del transistor amplificador. El circuito oscilará a la frecuencia de resonancia del cristal y trabajará lo mismo en un transistor de efecto de campo, un transistor bipolar o un circuito integrado.

La frecuencia de un oscilador a cristal de cuarzo queda determinada por el espesor de tal cristal; cuanto más delgado, más elevada es la frecuencia de resonancia. Para frecuencias del orden de los Megahercios el cristal es ya muy delgado. Para 10 MHz y frecuencias superiores, ya no puede confiarse en el cristal a causa de su extremada delgadez física, y por ello resulta más práctico utilizar un cristal estable, obteniendose de él una frecuencia relativamente baja que luego se multiplica hasta la obtención de la frecuencia requerida.

Estos valores tan altos, y el hecho de que el cuarzo presente características extremadamente estables respecto al tiempo y a la temperatura, justifican la excepcional estabilidad de frecuencia de los osciladores de cristales. De hecho, es el componente que se emplea en circuitos integrados y microprocesadores donde poseen doble entrada preparadas expresamente para colocarles directamente un cristal de cuarzo y marcar los impulsos del reloj.

Debido a sus caracteristicas especificas de fabricación y constitución estos componentes son muy utilizados en circuitos osciladores donde se requiera de una frecuencia muy estable.