Akusztoelektronika
Az akusztoelektronika a tudomány és a technológia olyan területe, amely a nagyfrekvenciás (20 kHz-nél nagyobb frekvenciájú) akusztikus hullámok kölcsönhatását elektromos térrel és szilárd testben lévő elektronokkal vizsgálja és használja. Az akusztoelektronikának három fő hatása van: az akusztikus hullámok elektronikus elnyelése, az akusztikus hullámok sebességének változása, akusztoelektromos hatás .
Alkalmazás
Az információ feldolgozására és továbbítására szolgáló rádióelektronikai rendszerekben ömlesztett akusztikus hullámokat használnak a késleltetési vonalakban és a kvarc rezonátorokban a frekvencia stabilizálására. Felületi akusztikus hullámokon alapuló eszközöket fejlesztettek ki és széles körben alkalmaznak: sávszűrők, késleltető vonalak, sávszűrők televízióhoz, frekvenciaszintetizátorok, felületi akusztikus hullámerősítő, például mozgóhullám-lámpa, akusztikus injektáló tranzisztor , akusztikus hullámtöltés átvitel eszköz, konvolverek és korrelátorok keresztirányú akusztoelektromos effektust használva, képolvasó, memóriaeszközök.
Történelem
Az akusztoelektronika az elektronika önálló ágaként alakult meg a 60-as években. században, amikor intenzív kutatások kezdődtek a kadmium-szulfid kristályokban lévő akusztikus hullámok vezetési elektronok sodródása általi erősítésének hatásának felfedezésével kapcsolatban. Az akusztoelektronika gyors fejlődését az okozta, hogy egyszerű, megbízható és miniatűr eszközöket kellett létrehozni a rádióelektronikai berendezések rádiójeleinek feldolgozására. Az akusztoelektronikai eszközök segítségével a jelek átalakítása időben (jelkésleltetés, időtartamuk változása), frekvenciában és fázisban (frekvencia- és spektrumátalakítás, fáziseltolás), amplitúdóban (erősítés, moduláció), valamint bonyolultabb függvényekben történik. , transzformációk (integráció, kódolás és dekódolás, konvolúciós függvény előállítása , jelkorreláció ); a jelátalakítás akusztoelektronikai módszerei számos esetben egyszerűbbek (például az elektronikus módszerekkel összehasonlítva), és néha az egyetlen lehetségesek.
Az akusztoelektronikai eszközök ilyen alkalmazásának lehetőségei az akusztikus hullámok alacsony terjedési sebességének (az elektromágneses hullámok terjedési sebességéhez képest) és ezeknek a hullámoknak az elektromágneses mezőkkel és a szilárd anyagokban lévő vezetési elektronokkal való különféle kölcsönhatásának, valamint az alacsony abszorpciónak köszönhetők. akusztikus hullámok kristályokban (az akusztikus oszcillációs rendszerek magas minőségi tényezője).
Az akusztoelektronikai eszközök ömlesztett és felületi akusztikus hullámokat egyaránt használnak . Az akusztoelektronikai eszközök gyártásához elsősorban piezoelektromos anyagokat és réteges szerkezeteket használnak, amelyek piezoelektromos és PE rétegekből állnak, valamint ferroelektromos anyagokból, PE, amelyek nem rendelkeznek piezoelektromos tulajdonságokkal stb.
A legtöbb akusztoelektronikai készülékben a nagyfrekvenciás elektromos jelek akusztikus hullámokká alakulnak (akusztikus hullámgerjesztés), amelyek a hangcsatornában terjednek, majd visszaváltoznak nagyfrekvenciás jellé (akusztikus hullámvétel). Az ömlesztett akusztikus hullámok gerjesztésére és fogadására elsősorban piezoelektromos jelátalakítókat használnak : piezoelektromos lemezeket (100 MHz-ig terjedő frekvencián), piezoelektromos félvezető átalakítókat (diffúz vagy blokkoló réteggel, 50-300 MHz frekvenciatartományban), film átalakítókat ( 300 MHz feletti frekvenciákon), valamint felületi akusztikus hullámok gerjesztésére és vételére (SAW) - interdigitális jelátalakítók .
Az akusztoelektronika első eszközei a testhullámokon alapuló eszközök voltak: késleltető vonalak, amelyek késleltették a jeleket 50 MHz-ig terjedő frekvenciatartományban, és kvarc rezonátorok, amelyeket a generátorok frekvenciájának stabilizálására terveztek. Később akusztikus mikroszkópokat és introszkópokat hoztak létre. A legelterjedtebbek a SAW alapú akusztoelektronikai eszközök, amelyek a hullámgerjesztés során fellépő alacsony konverziós veszteségeknek köszönhetők, a hullámterjedés szabályozásának lehetősége a hangcsatorna bármely pontján (a hullámterjedés útján), valamint a lehetőség. szabályozott frekvenciájú, fázisú és egyéb jellemzőkkel rendelkező eszközök létrehozása. Ezek az akusztikai elektronikai eszközök a következők:
- felületi akusztikus hullámok rezonátorai, amelyeket keskeny sávú akusztoelektronikai szűrőként használnak, és frekvenciájuk stabilizálására az oszcillátor áramkörbe is bevezetik;
- késleltetési vonalak (beleértve a jelek hosszú késleltetését a memóriaelemekben);
- felületi akusztikus hullámok szűrői (például sáváteresztő, illesztett)
- jelek kódolására és dekódolására szolgáló eszközök stb.
Az akusztoelektronikában az akusztikus hullámok kölcsönhatása vezetési elektronokkal a vezetőkben és FC-kben, valamint a réteges struktúrákban olyan jelenségekhez vezet, mint az akusztikus hullámok elektronikus erősítése vagy abszorpciója stb. Ezek a hatások alapozzák meg a különböző akusztoelektronikai eszközök működését: akusztoerősítők és akusztoelektronikus generátorok, jelek konvolúcióját és korrelációját szabályozó eszközök, akusztoelektronikai fázisváltók, valamint információ olvasására, tárolására és rögzítésére szolgáló eszközök és hasonlók.
A fény és az akusztikus hullámok kölcsönhatása kondenzált közegben az akuszto-optikai eszközök (deflektorok, modulátorok, szűrők stb.) működésének alapja, amelyek használata lehetővé teszi az optikai amplitúdó, polarizáció, spektrális összetétel szabályozását. sugárzás, valamint terjedésének iránya.
Irodalom
- Voronov V.K., Podoplelov A.V. Fizika az ezredfordulón: Condensed State, 2. kiadás, Moszkva: LKI, 2012, 336 oldal, ISBN 978-5-382-01365-7
- Gulyaev V.A. Akusztoelektronika (történelmi áttekintés) // Uspekhi fizicheskikh nauk , 2005, 8. sz., p. 887-895
- Alekseev S.G., Gulyaev Yu.V., Kotelyansky I.M., Mansfeld G.D. Az ultramagas frekvenciájú akusztoelektronika fejlődésének néhány irányzata // Uspekhi fizicheskikh nauk , 2005, 8. sz., p. 895-899
- Rez BC, Poplavko Yu. M. Dilectrics . Alapvető tulajdonságok és alkalmazás az elektronikában. - M., "Rádió és kommunikáció", 1989, - 287 p.
- Ovechkin Yu. A. Mikroelektronika, - M .: "Rádió és kommunikáció", -1982, - 288 p.
 Szótárak és enciklopédiák |
|---|