石英是由硅原子和氧原子組合而成的二氧化硅(Silicon Dioxide， SiO2)，以32點群的六方晶系形成的單結晶結構﹝圖一﹞。
單結晶的石英晶體結構具有壓電效應特性， 當施加壓力在晶體某些方向時， 垂直施力的方向就會產生電氣電位。 相對的當以一個電場施加在石英晶體某些軸向時， 在另一些方向就會產生變形或振動現象。 掌握單結晶石英材料的這種壓電效應， 利用其發生共振頻率的特性， 發揮其精確程度作為各類型頻率信號的參考基準， 就是水晶震蕩器的設計與應用。
因為石英晶體具有很高的材料Q值，所以絕大部份的頻率控制組件，如共振子及振蕩器，都以石英材料為基礎。 以石英為基礎的頻率控制組件可以依其壓電振動的屬性， 可以分為體波(bulk wave)振動組件及表面聲波(surface acoustic wave)振動組件。
體波振動組件如石英晶體共振子， 石英晶體濾波器及石英晶體振蕩器， 表面波振動組件如表面波濾波器及表面波共振子。 當石英晶體以特定的切割方式， 以機械加工方式予以表面研磨， 完成特定的外型尺寸就是通稱的石英芯片(quartz wafer 或 quartz blank )。 將這個石英芯片放置在真空環境中， 于表面鍍上電極后，再以導電材料固定在金屬或是陶瓷基座上， 并加以封裝， 就成為一般所謂的石英晶體共振子( quartz crystal resonator )。 利用石英共振子在共振時的低阻抗特性及波的重迭特性， 用鄰近的雙電極， 可以做出石英晶體濾波器。 將石英振蕩子加上不同的電子振蕩線路， 可以做成不同特性的石英振蕩器。 例如: 石英頻率振蕩器(CXO)， 電壓控制石英晶體振蕩器(Voltage Controlled Crystal Oscillator， VCXO)， 溫度補償石英晶體振蕩器(Temperature Compensated Crystal Oscillator， TCXO)， 恒溫槽控制石英晶體振蕩器(Oven Controlled Crystal Oscillator， OCXO)…等。 相對于體波諧振的是表面聲波的諧振。 將石英晶振表面鍍以叉狀電極(inter-digital-transducer， IDT)方式所產生的表面振蕩波， 可以制造出短波長(高頻率)諧振的表面聲波共振子(SAW Resonator)或聲表面濾波器(SAW Filter)。
