Пьезополупроводник

Электронное поглощение УЗ в полупроводниках — осн. механизм поглощения в широком диапазоне темп-р и частот. Некк. механизмов АЭВ, наличие разл. типов носителей и примесных пентров, возможность изменения концентрации и подвижности, влияние электрич, и магн. полей приводят К сложной картине акустич. поглощения в полупроводниках. В пьезополупроводниках пьезоэлектрич, механизм АЭВ преобладает над всеми другими при темп-рах вплоть до комнатных и в диапазоне частот вплоть до десятков Гц и даёт осн. вклад в поглощение по сравнению с др. механизмами диссипации акустич. энергии, Для комнатных темп-р, когда длина свободного пробега электрона много меньше длины волны (feig[c.57]

П. п. характеризуются большой шириной частотной полосы пропускания, превышающей в отд. случаях 100% от резонансной частоты. Э ективиость работы П. п. определяется в осн. электрич. потерями, саязан-иыми с наличием электрич. проводимости пьезополупроводников, и потерями, обусловленными отражением волновых нолей от П. п. Используются П. п. и в пассивных и активных УЗ-линиях задержки, в пьезоэлектрич. усилителях, фильтрах, а также при исследованиях распространения гиперзвука в веществе, в частности в исследовании электрон-фононного взаимодействия. [c.187]

В твёрдых диэлектриках при отклонении системы фононов от равновесия время релаксации связано с i временем жизни фононов т, = Зх/Сс, где х — коэф. теплопроводности, С — теплоёмкость решётки, с — ср. значение скорости звука, т, — i/T при темп-ре Т порядка и выше дебаевской. При распространении звука в пьезополупроводниках частота релаксации Юр растёт с ростом проводимости кристалла И уменьшается с ростом темп-ры и подвижности носителей тока, а величина дисперсии скорости звука определяется коэф, электромеханич. связи. Дислокац. поглощение звука в Монокристаллах также имеет релаксац. характер, причём время релаксация зависит от длины колеблющегося отрезка дислокации, вектора Бюргерса и постоянных решётки.. Релаксац. процессы имеют место также в полимерах, резинах и разл. вязкоупругих средах, в этих веществах наблюдается значит, дисперсия скорости звука, связанная с релаксацией механизма высокой эластичности. [c.330]

В качестве излучателей в жидкой среде применяют главным образом пьезокерамику с высоким коэффициентом электромеханической связи и большой механической добротностью. Эти излучатели используются в ультразвуковой гидролокации и дальней подводной связи. Для излучателей упругих волн в твердые среды, которые работают до СВЧ-диапазона (уже в области гиперзвука), обычно применяют тонкие пленки пьезополупроводников — оксида цинка, сульфида кадмия или нитрида алюминия. В ряде случаев используют также предельно утонченные ионным травлением пластинки ниобата лития. Учет реальных условий эксплуатации, например в режимах работы гидроакустических устройств, возможен лишь при проведении конкретных инженерных расчетов, 134 [c.134]

Если в обычных диэлектриках наличие активной составляющей тока нежелательно, то в некоторых активных диэлектриках используется именно переход ( переключение ) из непроводящего состояния в проводящее и обратно (позисто-ры, варисторы, полупроводниковые стекла). В сегнетоэлектриках-полупроводниках удельное сопротивление р зависит от поляризованности Р, а в пьезополупроводниках — от деформации х, что может служить основой для создания новых приборов радиоэлектроники (запоминающие устройства, акустические усилители). [c.208]

Пьезополупроводники dS, ZnS, ZnO используют в основном для пленочных преобразователей электромагнитных колебаний в акустические на высоких и сверхвысоких частотах (до 40 ГГц). Благодаря простым составу и структуре иленки подобных соединений напыляются в вакууме непосредственно на поверхность тела, в котором необходимо возбуждать акустические волны. Исключение связки приводит к снижению потерь преобразования, а возможность получения тонких слоев — к высокой резонансной частоте преобразователей. Эффективному применению кристаллов на СВЧ способствуют и низкие значения е ( 10). [c.240]

В пьезополупроводниках У. у. может достигать весьма больших значений, т. ч. становятся существенными нелинейные явления, ограничивающие усиление. В этих условиях но образцу должна распространяться неусиливающаяся и незатухающая стационарная ультразвуковая волна [6]. По этой же причине в пьезополупроводниках наряду с усилением [c.240]

Для индикации и измерения ультразвука широко используются эффекты, связанные с взаимодействием его со светом (см. Дифракция света на ультразвуке. Визуализация звуковых полей), а также целый ряд явлений, возникающих нод действием ультразвука появление постоянного тока или эдс в полупроводниках (акустоэлектрич. эффект, особенно сильный в пьезополупроводниках) подавление сигнала электронного парамагнитного резонанса в твердых телах (метод, применяемый на гитшрзвуконых частотах) различные вторичные эффекты в мощном ультразвуковом поле (фонтанирование на поверхности жидкости, механическое, химическое или тепловое действие кавитации, постоянные потоки в газах и жидкостях и др.). Нек-рые из типов приемников звукового диапазона могут быть применены в ультразвуковом диапазоне при амплитудной модуляции излучаемого ультразвука звуковой частотой. [c.242]

Распространение поверхностных волн рэлеевского типа в пьезополупроводниках и их взаимодействие с электронами рассматривались в большом ряде работ (см., например, [162—166]). В данной главе мы приведем постановку задачи, основные уравнения и граничные условия для рэлеевских волн, распространяюш ихся в полупроводниковом пьезоэлектрическом кристалле произвольной симметрии. В принципе применяемый здесь подход пригоден и для описания распространения волн Лэмба и поперечных нормальных волн в кристаллических пластинах. Будем вести изложение на основе работ [8,12,167]. Подход, применяемый в этих работах, представляется нам наиболее последовательным и обоснованным, поскольку в нем учитывается наличие у кристалла поверхностного слоя, а электрические граничные условия не постулируются, а выводятся. [c.196]

Коцаренко Н. Я., Кучеров И. Я., Островский И. В. и др. Электронное затухание и усиление волн Лэмба в пьезополупроводниках.— Укр. физ. журн., 1971, 16, № 10, с. 1707—1716. [c.275]

Викторов И. А., Пятаков П. А. Акустоэлектрические взаимодействия на цилиндрических поверхностях пьезополупроводников.— Акуст. журн., 1979, 25, ji 2, с. 290—293. [c.283]

Изучение нелинейных акустических явлений в кристаллах привело к обнаружению ряда новых нелинейных эффектов [22], к которым можно отнести генерацию запрещенных (с точки зрения классической нелинейной теории упругости) гармоник в сдвиговой волне, нелинейные поляризационные эффекты, акустические нелинейные явления в пьезополупроводниках, в частности влияние так называемой концентрационной или токовой нелинейности (см., например, гл. 12). В настоящей л<е главе мы ограничимся изучением влияния на волны конечной амплитуды только решеточкой нелинейности. Мы рассмотрим здесь также кратко экспериментальные методы изучения нелинейных акустических явлений в твердых телах. [c.281]

На рис. 11.3, б изображен другой возможный процесс, происходящий при встречном взаимодействии акустических волн со—(о=0 и к—(—А)=2й. В этом случае результирующий электрический сигнал постоянен во времени, но изменяется в пространстве с периодом п/к. Очевидно, описанггый процесс может использоваться для запоминания акустических сигналов. Рассмотренные несинхронные взаимодействия представляют интерес для разработки нелинейных устройств обработки данных. Подробнее об этом будет говориться в гл. 12. Там же будут рассмотрены нелинейные акустические эффекты для объемных и поверхностных волн в пьезополупроводниковых кристаллах, в которых основным механизмом взаимодействия является токовая нелинейность электронной плазмы полупроводника. По порядку величины токовая нелинейность обычно намного превосходит упругую, пьезоэлектрическую и стрикционную нелинейности, поэтому интерес к исследованию нелинейных эффектов в пьезополупроводниках, в частности различных видов волновых взаимодействий [47, 48], в настоящее время достаточно велик. [c.296]

Усиление звука дрейфом носителей в пьезополупроводниках и слоистых структурах [c.324]

Подставляя выражения вида (5.7) в уравнения (5.1) — (5.6) и пренебрегая нелинейным членом в (5.6), что можно сделать для малых интенсивностей звука, придем к системе шести линейных однородных алгебраических уравнений относительно постоянных где т=1, 2,. . ., 6. Приравнивая нулю определитель этой системы, получим дисперсионное уравнение для распространяющихся в пьезополупроводнике акустических волн. В приближении слабой электромеханической связи /С =е2/се< 1 дисперсионное уравнение приобретает особенно простой вид [c.326]

Рис. 12.14. Зависимость скорости звуковых волн в пьезополупроводнике от параметра дрейфа.

Нелинейные теории для акустических волн в пьезополупроводниках развивались многими авторами (см., например, [77—81]). При этом удалось достичь хорошего понимания многочисленных тонких эффектов, сопутствующих процессам усиления, генерации и параметрического взаимодействия звуковых волн. Мы не имеем возможности подробно остановиться на этих интересных, но довольно сложных теориях. Ниже будут обсуждены лишь два простейших нелинейных эффекта — генерация второй гармоники [79, 80, 821 и акустоэлектрический эффект [83]. Несмотря на простоту, эти два эф кта дают представление о нелинейных явлениях в полупроводнике, по крайней мере в тех случаях, когда амплитуды звуковых полей могут считаться малыми. [c.330]

Особенностью этих кристаллов, делающей их полезными для различных практических применений, является то, что нелинейность, вносимая магнитной подсистемой в упругую, в них очень велика [241. Ситуация здесь как качественно, так и количественно аналогична случаю токовой нелинейности в пьезополупроводниках, рассмотренной в гл. 12. Различие состоит в том, что в антиферро-магнетйках эквивалентные упругие модули велики в области частот, начиная от нуля и кончая гигагерцевым диапазоном, в то время как электронная подсистема дает существенный вклад в упругую нелинейность только в окрестности частоты релаксации проводимости. Можно показать [24], что в антиферромагнетиках обуслов- [c.380]

Выражение для дается формулой (7.10). Правая часть <7.14) отличается от соответствующего выражения в (7.4) заменой бц е, е 1 и множителем в фигурных скобках, характеризующим дополнительную экранировку звуковой волны носителями тока в пьезополупроводнике. [c.152]

Экспериментально усиление сдвиговых поверхностных волн в пьезополупроводниках наблюдалось на образцах С(13 и СаАз [139—141]. Однако использованные в этих экспериментах образцы были недостаточно длинными и обладали относительно слабым пьезоэффектом, так что поверхностная волна, строго говоря, не успевала сформироваться (см. 3 гл. IV). В связи с этим результат экспериментов, по-видимому, относится в основном к усилению объемной сдвиговой волны. [c.153]

А. э. экспериментально наблюдается как в металлах, так и в полупроводниковых кристаллах. В обыч-вых полупроводниках (напр., Ое, 81) и в металлах А. э. незначителен. Однако в пьезополупроводниках (напр., С(18, С(18е) сильное акустоэлектрич. взаимодействие приводит к тому, что величина JБae порядков больше, чем при тех же условиях в Се, и достигает нескольких В/см при интенсивности звука 1 Вт/см . Т. к. электронное поглош,е-ние звука сильно зависит от проводи- [c.41]

Современные методы излучения и приёма Г., так же как и УЗ, гл. обр. основываются на использовании явлений пьезоэлектричества и магнито-стрикции. При возбуждении Г. с помощью резонансных электроакустических преобразователей, применяемых в УЗ-вом диапазоне частот, размеры этих преобразователей должны быть очень малы, ввиду малости длины волны Г. Их получают, напр., путём вакуумного напыления плёнок из пьезоэлектрических материалов (гл. обр. из пьезополупроводников dS, ZnS, ZnO и др.) на торец звукопровода в виде монокристаллпч. стержня из сапфира, рубина, кварца, алюмо-ит-триевого граната и др. Это — т. н. плёночные преобразователи. Применяют плёнки и из магнитострикционных материалов, напр, из никеля или пермаллоя. Используется также метод возбуждения Г. с поверхности диэлектрич. пьезоэлектрич. кристалла, отличающийся от методов, применяемых на УЗ-вых частотах. Кристалл помещается торцом в СВЧ электрич. поле (в большинстве случаев — в объёмный резонатор), и вследствие граничного скачка диэлектрич. проницаемости на его поверхности появляются заряды, меняющиеся с частотой поля и сопровождающиеся переменной пьезоэлектрич. деформацией. Эта деформация распространяется затем в виде продольной или сдвиговой упругой волны (тип волны зависит от направления напряжённости поля относительно поверхности кристалла). Аналогично возбуждается Г. с поверхности магнитострикционных кристаллов, только в этом случае торец кристалла помещается в СВЧ магнитное поле и для получения той же частоты упругой волны, что и частота поля, требуется дополнительное постоянное магнитное поле. Основные трудности методов генерации и приёма Г. состоят в малой эффективности преобразования электромагнитной энергии в акустическую. [c.87]

Перечисленные УЛЗ относятся к т. н. пассивным устройствам. Применение пьезополупроводника в качестве материала звукопровода позволяет использовать эффект усиления ультразвука (акустоэлектронное взаимодействие), благодаря чему возможно существенное уменьшение потерь в УЛЗ такие линии задержки наз. активными (см. Акустоэлектроника). [c.180]

Схема плёночного пьезополупроводникового преобразователя 1 — плёнка пьезополупроводника [c.252]

Недостатком П. с д. с. является возможность низкотемпературной диффузии компенсирующей примеси (напр., Си в dS), что приводит со временем к понижению его резонансной частоты. Это нежелательное явление проявляется только в случае тонких диффузионных слоёв с резкой границей и может быть в значительной степени устранено применением компенсирующих примесей с меньшим коэфф. диффузии в пьезополупроводник (напр., для dS таких, как Ag, S и Ni). [c.268]

ПЬЕЗОПОЛУПРОВОДНИК - - полупроводниковый материал, обладающий пьезоэффектом. При распространении акустич. волны в П. переменные деформации и напряжения вследствие пьезоэффекта приводят к появлению электрич. поля, изменяющегося с той же периодичностью и действующего на электроны проводимости. В результате такого взаимодействия ультразвука с электронами проводимости возникает ряд эффектов, напр, дополнительное поглощение звука в полупроводнике, а также, при определённых условиях, происходит усиление звука (см. Усиление ультразвука в полупроводниках). П. являются кристаллы dS, ZnO, dTe, GaAs, GaSb и др. [c.274]

Рис. 1. Схема использования обеднённого носителями заряда слоя пьезополупроводника в качестве электроакустического преобразователя 1 — обеднённый слой

П. п. сочетают в себе достоинства резонансного пьезоэлектрич. преобразователя с преимуществами жёсткой монолитной конструкции и естественного акустич. контакта. П. п. характеризуются большой шириной полосы пропускания, превышающей в отдельных случаях 100% (напр., преобразователь с диффузионным слоем). Это преимущество реализуется только в том случае, если базовый кристалл-электрод, на к-ром образован высокоомный слой пьезополупроводника, одновременно является и звукопроводом. Однако часто для целей акусто-электроники и по конструктивным соображениям П. п. и звукопровод изготавливают из различных материалов. В этом случае естественный акустич. контакт с звукопроводом образуется только у плёночного преобразователя. Другие типы П. п. формируются на тонких, но ещё достаточно прочных пластинках низкоомного пьезополупроводника (толщиной —1 мм), к-рые затем приклеиваются к основному звукопроводу и служат базовым электродом П. п. [c.275]

Смотреть страницы где упоминается термин Пьезополупроводник : [c.134] [c.56] [c.187] [c.191] [c.143] [c.309] [c.273] [c.366] [c.15] [c.42] [c.57] [c.57] [c.238] [c.252] [c.264] [c.268] [c.269] [c.271] [c.274] [c.274] [c.274] [c.275]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...