![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Усилители ⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2
Во всех ранее рассмотренных устройствах функциональной электроники уровень входного сигнала существенно выше уровня выходного, преобразованного сигнала. Это вполне закономерно, так как значительная часть энергии затрачивается на преобразование одного вида сигнала в другой и обратно, прохождение через звукопровод и т. п. Необходимо встраивать усилители, что является, прежде всего, нетехнологичным. Решение проблемы усиления сигналов можно найти, более пристально изучая физические процессы при распространении динамических неоднородностей. Динамические неоднородности в виде ПАВ являются результатом взаимодействия электрических полей с пьезоэлектриками. Распространение акустических волн сопряжено с распространением волн зарядовой плотности. Усиление акустических волн можно производить как за счет подачи на электроды ВШП большего сигнала, так и за счет " перекачки" энергии из волн зарядовой плоскости в акустические волны. Это явление акустоэлектронного взаимодействия упоминалось ранее. В зависимости от типа континуальной среды различают ионное взаимодействие (в металлах), потенциал - деформационное взаимодействие (в полуметаллах и полупроводниках) и пьезоэлектрическое взаимодействие (в пьезополупроводниках).
Рис. 2.22 – Схема взаимодействия динамических неоднородностей в полупроводнике с пьезоэлектрическими свойствами (а), конструкция усилителя на ПАВ (б); 1 - акустическая волна и зарядовые пакеты в отсутствии электрического поля Е0; 2 - то же в присутствии поля
Если к кристаллу пьезополупроводника приложить внешнее нос шинное электрическое поле Е0, создающее дрейф электронов в направлении ПАВ, то усиление будет зависеть от соотношения скорости дрейфа носителей Vдр и скорости звука Vа (рис. 2.22.а). Так, при скорости дрейфа носителей, меньшей скорости распространения ПАВ Va> Vдр=μ E0 (μ -подвижность электронов), энергия волны поглощается электронным газом. При скорости дрейфа, большей фазовой скорости ПАВ Vдр> Va, происходит перекачка энергии электронов в энергию акустической волны, возрастает ее амплитуда в канале распространения и, соответственно, на выходных ВШП получится усиленный сигнал. Таким образом, за счет перераспределения энергии в динамических неоднородностях различной физической природы можно получить эффект усиления. На основе этого эффекта разработан акустоэлектронный усилитель, схема которого приведена на рис. 2.22.б. С целью обеспечения взаимодействия динамических неоднородностей различной физической природы используются две континуальные среды. В одной преимущественно распространяются акустические волны (пьезоэлектрик), в другой - электронные (полупроводник). Совмещение сред осуществляется путем создания слоистых структур с использованием технологии тонких пленок. В качестве генератора ПАВ используется стандартная конструкция ВШП. Звукопровод выполняется, например, на основе ниобата лития, на поверхности которого на изолирующей пленке диоксида кремния выращивается пленка сурьмянистого индия толщиной ~500Å. Вся поверхность покрывается достаточно толстой (~1000Å) защитной пленкой диоксида кремния. Края полупроводниковой пленки снабжены омическими контактами для подвода дрейфового напряжения. В качестве полупроводниковых сред могут быть использованы также CdS, CdSe, ZnS, ZnO, GaAs и другие. Детектором является ВШП, на который поступает усиленная акустическая волна. В качестве устройства управления используется пленка полупроводника в слоистой структуре на тракте распространения сигнала. Акустоэлектронные усилители могут работать как в импульсном, так и в непрерывном режиме усиления. Коэффициент электронного усиления лежит в пределах от 10 до 90 дБ, коэффициент шума до 10 дБ на центральных частотах 108 Гц с полосой ~10%. Акустоэлектронные усилители выполняются по микроэлектронной технологии и легко монтируются в соответствующие сис
|