石英钟机芯是一种带有石英晶体的电子时钟机制，它的工作原理基于石英晶体的压电效应。这种效应使得石英晶体在某些方向受到机械应力后会产生电偶极子，相反，若在石英某方向施以电压，则会在其特定方向上产生形变，这被称为逆压电效应。
一、压电效应与石英晶体的谐振
石英钟机芯的核心部件是压电石英晶片。当在石英晶体上施加交变电场时，晶体晶格会产生机械振动。当外加电场的频率与石英晶体的固有振荡频率相匹配时，晶体将发生谐振。石英晶体在压力下产生的电场强度很小，因此仅需很弱的外加电场即可使其产生形变。这一特性使得压电石英晶体在外加交变电场的激励下极易产生谐振，且其振荡能量损耗小，振荡频率极为稳定。
二、电路与集成电路的作用
在石英钟机芯中，石英晶体被放置在一个电路中，该电路还包含一个集成电路和一块电池。集成电路通过测量石英晶体振荡的频率来计算时间，并将信号发送到时钟的显示部分。电池为机芯提供所需的能量。当电池通电后，电路开始运行，集成电路通过发送特定频率的电流来激励石英晶体，使其振荡。在振荡过程中，集成电路测量振荡频率，并使用该频率计算出当前时间。
三、齿轮系统与指针的走动
石英钟的指针走动依赖于一个由多个齿数各不相同的复合齿轮组成的齿轮系统。第一个齿轮是驱动齿轮，由电磁铁驱动。当电流通过电磁铁的线圈时，会产生磁场，使驱动齿轮上端的金属磁化，形成一个新的磁铁。由于电磁场的方向每秒都会发生改变，驱动齿轮上端金属的磁极也会发生变化，导致每秒钟旋转180度，旋转360度则需要两秒钟。
在这套齿轮系统中，大多数齿轮都是复合齿轮，即一根旋转轴上叠加有两个或多个齿轮。它们的齿数各不相同，以达到变速的目的。石英钟的秒针直接安装在中心轴上，动力通过齿轮系统的减速传递，使秒针每60秒转一圈。分针和时针的走动原理相同，也是通过齿轮系统的减速传递来实现。
石英钟机芯利用石英晶体的压电效应来实现时间的测量和显示。其稳定性高、准确性好，因此被广泛应用于各类电子钟表中。通过集成电路的控制和齿轮系统的传动，石英钟能够精确地显示当前时间，成为现代生活中不可或缺的计时工具。