本发明提供了一种微型自锁结构晶体控温装置，包括由外到内依次布置的安装支架、中间壳层和晶体座，所述安装支架为卡箍式结构，其侧壁上预留有第一伸缩缝隙，所述晶体座上预留有晶体容纳腔、用于安装温度传感器的安装槽一以及用于安装加热元件的安装槽二，温度传感器外接PID温度反馈调节电路，所述中间壳层侧壁上预留有第二伸缩缝隙，所述安装支架、中间壳层和晶体座分别采用不同线膨胀系数的材质制成，晶体座与中间壳层之间通过内嵌卡合结构连接，和/或安装支架与中间壳层之间通过内嵌卡合结构连接。该发明采用不同材质的三层结构，利用材料热形变差异，结合结构设计上预留的伸缩缝隙以及内嵌卡合连接形式，从而达到不同温况下的结构稳定。