Українські рефератиучбові матеріали на українській мові

RefBaza.com.ua пропонує студентам та абітурієнтам найбільшу базу з рефератів! Також ви можете ділитися своїми рефератами для поповнення бази.

Акустоэлектроника

Реферат: Акустоэлектроника

Акустоэлектроника – цей напрям функціональної мікроелектроніки, заснований на використанні п'єзоелектричного ефекту, і навіть явищ, що з взаємодією електричних полів з хвилями акустичних напруг у пьезоэлектрическом напівпровідниковому матеріалі. Фактично, акустоэлектроника займається преобазованием акустичних сигналів в електричні і електричних в акустичні. Зазначимо те що, що це визначення аналогічно визначенню оптоелектроніки, де йдеться про взаємних перетвореннях оптичних і електричних сигналів.

На рис. 1, а показано структура елементарної осередки кварцу, що з 3х молекул діоксиду кремнію. За відсутності деформації центр тяжкості позитивних і негативних іонів збігається (плюсом відзначені іони кремнію, мінусом – кисню). Сжатие кристала в вертикальному напрямі (рис. 1, б) призводить до зміщення позитивних іонів вниз, а негативних вгору. Відповідно, на зовнішніх електродах з'являється різницю потенціалів. Рассмотренное явище називають прямим пьезоэлектрическим ефектом. Є й зворотний п'єзоефект, як під дією докладеної напруження і залежно з його полярності пьезокристалл (кварц, сегнетова сіль, турмалін та інших.) поляризується і змінює свої геометричні розміри. Якщо до пьезокристаллу докласти змінне напруга, у ньому порушуються механічні коливання певної частоти, яка від розмірів кристала.

Явища прямого й протилежного пьезоэффекта відомі давно. Однак тільки останні роки, завдяки розвитку напівпровідникової техніки і мікроелектроніки, удалося створити якісно "нові акустоэлектронные функціональні устрою.

Однією з основних приладів акустоэлектроники є електроакустичний підсилювач (ЭАУ). На рис. 2 показано схема такого підсилювача на об'ємних хвилях. На торцях напівпровідникового звукопровода (З) розташовані п'єзоелектричні перетворювачі (П), які з допомогою омических контактів (До) приєднано з одного боку до звукопроводу, з другого – до вхідним і вихідним клеммам. При подачі на вхід змінного напруги у вхідному пьезопреобразователе порушується акустична хвиля, що поширюється по звукопроводу. Взаємодія хвилі з рухливими у тому напрямі по полупроводниковому звукопроводу електронами забезпечує її посилення. Розглянемо це явище. Припустимо, що у звукопровод вводиться гармонійна поздовжня акустична хвиля, рушійна зі швидкістю Vв. Тиск в кристалі у своїй від точки до точки змінюється. У тих місцях, де кристал стискається, пьезо-э. буд. з. уповільнює рух електронів, а місцях, де розтягується, – прискорює. Внаслідок цього на початку кожного періоду хвилі утворюються згустки електронів. При Vэ > Vв згустки рухаються в гальмують ділянках хвилі і передають їй свою енергію, що навіть забезпечується посилення. Такі акустоэлектронные підсилювачі можуть надавати вихідну потужність сигналу порядку кількох ватів, маючи смугу пропускання до 300 МГц. Їх обсяг (в микроэлектронном виконанні) вбирається у 1 см3.

Основним недоліком об'ємних ЭАУ є порівняно велика потужність, рассеиваемая в звукопроводе. Більше перспективними цьому плані є ЭАУ на поверхневих хвилях. Структура такого підсилювача показано на рис. 3, а. З допомогою вхідного ґратчастого перетворювача (рис. 3, б), напыляемого на поверхню п'єзоелектричного кристала Пэ, у тому порушується акустична хвиля. На деякому ділянці поверхню пьезокристалла зтикається з поверхнею напівпровідникової пластини, у якій джерела Є проходить струм. Отже, дільниці поверхового контакту пьезокристалла і напівпровідника станеться взаємодія акустичної хвилі з потоком електронів. На ділянці відбувається акустичне посилення сигналу, і потім знімається як посиленого змінного напруженості із вихідного перетворювача, працював у режимі зворотного пьезоэффекта.

Достоинство ЭАУ поверхового типу у тому, що матеріали пьезоэлектрика і напівпровідника можуть бути різними. Перший повинен мати високими пьезоэлектрическими властивостями, другий – забезпечувати високу рухливість електронів. Як полупровдникового шару у таких підсилювачах використовують зазвичай кремнієвий монокристал n-типа завтовшки близько 1 мкм, вирощений на сапфірової підкладці эпитаксиальным способом. Скло має удільне опір порядку 100 Ом·см і рухливість носіїв заряду до 500 см2/(В·с). Довжина робочої частини поверхового ЭАУ становить приблизно 10 мм, ширина 1.25 мм, споживана потужність постійного струму порядку 0.7 Вт.

Акустоэлектронные устрою є дуже перспективними, особливо широкосмугових схем і схем сверхвысокочастотного (НВЧ) діапазону.

Література

1. Б.С. Гершунский. Основи електроніки і мікроелектроніки. – До.: Вища школа, 1989, 423 з.

Додаток


Схожі реферати

Статистика

Реферат: Акустоэлектроника
Рубрика: Радиоэлектроника, комп'ютери, периферійні устрою
Дата публікації: 2013-01-26 14:34:03
Прочитано: 13 раз