将石英晶体按适当的角度切割，磨成一定厚度，在两端面上加设电极。晶体上加机械压力后表面会产生电荷，而加电压则晶体形状会发生变化，形变与所加电压成比例，而电荷的产生又与形变成比例，从而引起按晶体固有的弹性频率（晶体形状所决定）的振动。图a是石英振子的等效电路，可得到固有的弹性振动频率为：

…（1）

图b是其电感频率特性。为电介质的晶体形成的单个电容器，构成、和的并联谐振电路。当时，谐振频率为：

…（2）

为0.1%～0.3%，所以仅在和极窄的范围内才存在电感性电抗，得到高精度、高值、高稳定的振荡电路。晶体是刚体，振荡波形包含高次谐波成分，存在固有频率的2倍、3倍点的电抗区，因此10兆赫以上的石英振子虽然制作困难，但可用倍频来获得。

石英振子示意图

石英振子的切割方式有多种，振动模态也有多种，大致分为轮廓振动和厚度振动两类。每一类又分纵向、滑动、屈曲和扭转4种模态，但一般在厚度振动上只使用滑动模态（100千赫到几兆赫范围），轮廓振动上只使用纵向、滑动和屈曲模态（几千赫到几十千赫），因而总共为4种模态。当一种模态（如厚度、滑动）的振子常伴有轮廓振动其他模态振动时，出现伪频率（或伪振动）。因此，切割和振动模态的各种组合由下列因素决定：使频率的温度系数为0，避免引起伪振动，适合的形状和此形状的模态。