Akustoelelektronik
Acoustoellectronics är ett område inom vetenskap och teknik som studerar och använder interaktionen mellan högfrekventa (med en frekvens över 20 kHz) akustiska vågor med ett elektriskt fält och elektroner i fasta ämnen. Det finns tre huvudeffekter av akustiska vågor: elektronisk absorption av akustiska vågor, förändring i hastigheten på akustiska vågor, akustoelelektrisk effekt .
Applikation
I radioelektroniska system för bearbetning och överföring av information används akustiska bulkvågor i fördröjningslinjer och kvartsresonatorer för att stabilisera frekvensen. Enheter baserade på akustiska ytvågor har utvecklats och används i stor utsträckning: bandpassfilter, fördröjningslinjer, bandpassfilter för TV, frekvenssyntes, en ytförstärkare för akustiska vågor såsom en vandringsvågslampa, en akustisk insprutningstransistor , en akustisk vågladdningsöverföring enhet, konvolverare och korrelatorer som använder tvärgående akustoelelektrisk effekt, bildläsare, minnesenheter.
Historik
Acoustoellectronics bildades som en oberoende gren av elektronik på 60-talet. 1900-talet, när intensiv forskning började relaterad till upptäckten av effekten av förstärkning av akustiska vågor genom att driva ledningselektroner i kadmiumsulfidkristaller. Den snabba utvecklingen av akustoelelektronik orsakades av behovet av att skapa enkla, pålitliga och miniatyrenheter för behandling av radiosignaler för radioelektronik. Med hjälp av akustoelelektroniska enheter omvandlas signaler i tid (signalfördröjning, förändring i deras varaktighet), i frekvens och fas (frekvens- och spektrumomvandling, fasförskjutning), i amplitud (förstärkning, modulering), såväl som mer komplexa funktioner , transformationer (integration, kodning och avkodning , erhållande av en faltningsfunktion , signalkorrelation ); i ett antal fall är akustoelelektroniska metoder för signalomvandling enklare (jämfört till exempel med elektroniska metoder), och ibland de enda möjliga.
Möjligheterna för sådan användning av akustoelelektroniska enheter beror på den låga utbredningshastigheten för akustiska vågor (jämfört med utbredningshastigheten för elektromagnetiska vågor) och olika typer av interaktion mellan dessa vågor med elektromagnetiska fält och ledningselektroner i fasta ämnen, samt låg absorption av akustiska vågor i kristaller (hög kvalitetsfaktor för akustiska oscillerande system).
Acoustoelelektroniska enheter använder både bulk- och ytvågor . För tillverkning av akustoelelektroniska enheter används främst piezoelektriska material och skiktade strukturer, bestående av lager av piezoelektriska och PE, samt ferroelektriska, PE, som inte har piezoelektriska egenskaper, etc.
I de flesta akustoelelektroniska enheter omvandlas högfrekventa elektriska signaler till akustiska vågor (akustisk vågexcitation), som fortplantar sig i ljudkanalen och sedan omvandlas till en högfrekvent signal (akustisk vågmottagning). För att excitera och ta emot akustiska bulkvågor används främst piezoelektriska givare : piezoelektriska plattor (vid frekvenser upp till 100 MHz), piezoelektriska halvledargivare (diffusa eller med ett blockerande skikt, i frekvensområdet 50-300 MHz), filmgivare ( vid frekvenser över 300 MHz) och för excitation och mottagning av akustiska ytvågor (SAW) - interdigitala givare .
De första enheterna inom akustoelelektronik var enheter baserade på kroppsvågor: fördröjningslinjer som fördröjer signaler i frekvensområdet upp till 50 MHz, och kvartsresonatorer utformade för att stabilisera frekvensen hos generatorer. Senare skapades akustiska mikroskop och introskop. De mest utbredda är SAW-baserade akustoelelektroniska enheter, vilket beror på låga omvandlingsförluster under vågexcitation, förmågan att kontrollera utbredningen av vågor var som helst i ljudkanalen (på vågutbredningsvägen), samt möjligheten att skapa enheter med kontrollerad frekvens, fas och andra egenskaper. Dessa akustoelelektroniska enheter inkluderar:
- resonatorer på akustiska ytvågor, som används som smalbandiga akustoelelektroniska filter, och som också införs i oscillatorkretsen för att stabilisera deras frekvens;
- fördröjningslinjer (inklusive för en lång fördröjning av signaler i minneselement);
- filter på akustiska ytvågor (till exempel bandpass, matchade)
- anordningar för kodning och avkodning av signaler m.m.
Inom akustoelelektronik leder interaktionen av akustiska vågor med ledningselektroner i ledare och FC:er, såväl som i skiktade strukturer, till sådana fenomen som elektronisk förstärkning eller absorption av akustiska vågor, etc. Dessa effekter ligger till grund för funktionen hos olika akustoelelektroniska enheter: akustoelelektroniska förstärkare och akustoelelektroniska generatorer, anordningsfalsning och korrelation av signaler, akustoelelektroniska fasskiftare, såväl som anordningar för att läsa, lagra och registrera information och liknande.
Interaktionen mellan ljus och akustiska vågor i kondenserade media är grunden för driften av akusto-optiska enheter (deflektorer, modulatorer, filter, etc.), vars användning gör det möjligt att styra amplituden, polariseringen, spektralsammansättningen av optik strålning, såväl som riktningen för dess utbredning.
Litteratur
- Voronov V.K., Podoplelov A.V. Physics at the Turn of the Millennium: Condensed State, 2nd ed., Moskva: LKI, 2012, 336 sidor, ISBN 978-5-382-01365-7
- Gulyaev V.A. Acoustoellectronics (historisk översikt) // Uspekhi fizicheskikh nauk , 2005, nr 8, sid. 887-895
- Alekseev S.G., Gulyaev Yu.V., Kotelyansky I.M., Mansfeld G.D. Några trender i utvecklingen av ultrahögfrekvent akustoelelektronik // Uspekhi fizicheskikh nauk , 2005, nr 8, sid. 895-899
- Rez BC, Poplavko Yu. M. Dielectrics. Grundläggande egenskaper och tillämpning inom elektronik. - M., "Radio och kommunikation", 1989, - 287 sid.
- Ovechkin Yu. A. Microelectronics, - M .: "Radio och kommunikation", -1982, - 288 s.
 Ordböcker och uppslagsverk |
|---|