Рефераты Акустоэлектроника (Доклад)

Вернуться в Радиоэлектроника

Акустоэлектроника (Доклад)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ



Радиофизический факультет
Кафедра радиоэлектроники



Реферат


по курсу “Основы микроэлектроники”
на тему: “Акустоэлектроника”



Выполнил:
студент гр.



Руководитель:



Днепропетровск – 1998

Акустоэлектроника – это направление функциональной микроэлектроники,
основанное на использовании пьезоэлектрического эффекта, а также явлений,
связанных с взаимодействием электрических полей с волнами акустических
напряжений в пьезоэлектрическом полупроводниковом материале. По существу,
акустоэлектроника занимается преобазованием акустических сигналов в
электрические и электрических в акустические. Обратим внимание на то, что
данное определение аналогично определению оптоэлектроники, где речь идет о
взаимных преобразованиях оптических и электрических сигналов.
На рис. 1, а показана структура элементарной ячейки кварца, состоящей
из 3х молекул диоксида кремния. При отсутствии деформации центр тяжести
положительных и отрицательных ионов совпадает (плюсом отмечены ионы
кремния, минусом – кислорода). Сжатие кристалла в вертикальном направлении
(рис. 1, б) приводит к смещению положительных ионов вниз, а отрицательных
вверх. Соответственно, на наружных электродах появляется разность
потенциалов. Рассмотренное явление называют прямым пьезоэлектрическим
эффектом. Существует и обратный пьезоэффект, когда под действием
приложенного напряжения и в зависимости от его полярности пьезокристалл
(кварц, сегнетова соль, турмалин и др.) поляризуется и изменяет свои
геометрические размеры. Если же к пьезокристаллу приложить переменное
напряжение, то в нем возбуждаются механические колебания определенной
частоты, зависящей от размеров кристалла.
Явления прямого и обратного пьезоэффекта известны давно. Однако лишь
в последние годы, благодаря развитию полупроводниковой техники и
микроэлектроники, удалось создать качественно новые акустоэлектронные
функциональные устройства.
Одним из основных приборов акустоэлектроники является
электроакустический усилитель (ЭАУ). На рис. 2 показана схема такого
усилителя на объемных волнах. На торцах полупроводникового звукопровода (З)
расположены пьезоэлектрические преобразователи (П), которые с помощью
омических контактов (К) присоединены с одной стороны к звукопроводу, а с
другой – к входным и выходным клеммам. При подаче на вход переменного
напряжения во входном пьезопреобразователе возбуждается акустическая волна,
которая распространяется по звукопроводу. Взаимодействие волны с
движущимися в том же направлении по полупроводниковому звукопроводу
электронами обеспечивает ее усиление. Рассмотрим это явление. Предположим,
что в звукопровод вводится гармоническая продольная акустическая волна,
движущаяся со скоростью Vв. Давление в кристалле при этом от точки к точке
меняется. В тех местах, где кристалл сжимается, пьезо-э. д. с. замедляет
движение электронов, а в тех местах, где растягивается, – ускоряет. В
результате этого в начале каждого периода волны образуются сгустки
электронов. При Vэ > Vв сгустки движутся в тормозящих участках волны и
передают ей свою энергию, чем и обеспечивается усиление. Подобные
акустоэлектронные усилители могут давать выходную мощность сигнала порядка
нескольких ватт, имея полосу пропускания до 300 МГц. Их объем (в
микроэлектронном исполнении) не превышает 1 см3.
Основным недостатком объемных ЭАУ является сравнительно большая
мощность, рассеиваемая в звукопроводе
Добавить в Одноклассники    

 

Rambler's Top100