Kremenčev oscilator je elektronsko vezje, ki generira signal s frekvenco, ki jo določa kremenčev kristal, sestavljen iz silicija in kisika. Zaradi piezoelektrične lastnosti kremena je zelo dober resonator od desetine kilohercev (KHz) do sto megahercev (MHz). Kremenčev kristalni oscilator je običajno zasnovan tako, da deluje samo pri eni natančni frekvenci. Ti oscilatorji se uporabljajo za ustvarjanje stabilnih frekvenc v mobilnih telefonih, sprejemnikih Global Positioning System (GPS) in dvosmernih radijskih postajah. Uporabljajo se tudi za natančno merjenje časa v urah, računalnikih in drugi elektronski opremi.
Kristal iz piezoelektričnega materiala, kot je kremen, lahko nekoliko spremeni obliko, ko se na elektrodo na kristalu nanese napetost. Ko se ta napetost odstrani, se kristal lahko vrne v prvotno obliko in med tem ustvari napetost. Ta lastnost, ki je bila odkrita leta 1880 in imenovana piezoelektričnost, je ključnega pomena za delovanje oscilatorja. Poskusi so bili skozi čas izvedeni z različnimi kristalnimi materiali in prvi kvarčni oscilator je bil sestavljen v poznih 1910-ih. Od dvajsetih let prejšnjega stoletja se oscilatorji s kvarčnimi kristali pogosto uporabljajo v urah, pa tudi v amaterski, komercialni in vojaški radijski opremi.
Ko se kvarčni oscilator prvič vklopi, vezje vnese v kristal naključni šumni signal. Nekaj tega hrupa bo vedno na resonančni frekvenci kristala, kar povzroči, da kristal niha. Napetost, ki jo ustvari kristal, ko spremeni obliko, se ojača s vezjem kvarčnega oscilatorja in se vrne nazaj v kristalni resonator. Ko se ta proces ponavlja, bodo signali znotraj omejenega frekvenčnega pasu kristala postali močnejši, medtem ko bodo druge frekvence filtrirane. Ko je to obdobje “ogrevanja” končano, bo oscilator deloval natančno na predvideni frekvenci.
Oblika, velikost in rez kvarčnega kristala določajo, kako hitro se širi in krči. Kremenčev oscilator lahko deluje s to hitrostjo, imenovano njegova resonančna frekvenca. Deluje lahko tudi s prizvočno frekvenco, ki je večkratnik resonančne frekvence. Medtem ko se kremenovi kristali pojavljajo naravno v okolju, se proizvaja zelo veliko število, da bi povečali donos in ponudbo fizično uporabnih kristalov.
Na izhodno frekvenco kvarčnega oscilatorja lahko vplivajo različni zunanji dejavniki, vključno s temperaturo in celo nenadnim pospeškom. Sevanje bo vplivalo tudi na frekvenco, pa naj bo to od kozmičnih žarkov v vesoljskem plovilu, rentgenskih žarkov ali impulza ionizirajočega sevanja. Nekatere od teh dejavnikov je mogoče kompenzirati z dodatnim vezjem, ki spremlja pogoje in ustrezno prilagaja izhod oscilatorja. Nekateri kvarčni oscilatorji vključujejo natančno nadzorovano pečico s kristalom v notranjosti za kompenzacijo temperaturnih sprememb. Kristale kremena je mogoče tudi “pometati” ali utrditi pred sevanjem, tako da jih pečemo v specializirani atmosferi in električnem polju.