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. Более перспективными в этом отношении являются ЭАУ на поверхностных волнах. Структура такого усилителя показана на рис. 3, а
. С помощью входного решетчатого преобразователя (рис. 3, б
), напыляемого на поверхность пьезоэлектрического кристалла Пэ
, в последнем возбуждается акустическая волна. На некотором участке поверхность пьезокристалла соприкасается с поверхностью полупроводниковой пластины, в которой от источника Е проходит ток. Следовательно, на участке поверхностного контакта пьезокристалла и полупроводника произойдет взаимодействие акустической волны с потоком электронов. Именно на этом участке происходит акустическое усиление сигнала, который затем снимается в виде усиленного переменного напряжения с выходного преобразователя, работающего в режиме обратного пьезоэффекта.
Достоинство ЭАУ поверхностного типа состоит в том, что материалы пьезоэлектрика и полупроводника могут быть разными. Первый из них должен обладать высокими пьезоэлектрическими свойствами, второй – обеспечивать высокую подвижность электронов. В качестве полупровдникового слоя в подобных усилителях используют обычно кремниевый монокристалл n
-типа толщиной около 1 мкм, выращенный на сапфировой подложке эпитаксиальным способом. Этот материал имеет удельное сопротивление порядка 100 Ом·см и подвижность носителей заряда до 500 см2
/(В·с). Длина рабочей части поверхностного ЭАУ составляет примерно 10 мм, ширина 1.25 мм, потребляемая мощность постоянного тока порядка 0.7 Вт.
Акустоэлектронные устройства являются весьма перспективными, особенно для широкополосных схем и схем сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона.
Литература
1. Б.С. Гершунский. Основы электроники и микроэлектроники. – К.: Вища школа, 1989, 423 с.
Приложение
Другие работы по теме:
Крахмал (Доклад)
Министерство Образования Российской Федерации Доклад по Химии на тему Крахмал Выполнил: Ученик 10 кл. Б Нечин Евгений Красноярск, 1998 Крахмал Крахмал состоит из 2 полисахаридов - амилозы и амилопектина, образованных остатками глюкозы. Экспериментально доказано, что химическая формула крахмала (C6H10O5)n.
Понятие формы государства
Понятие формы гос-ва: Доклад. Категория формы гос-ва показывает особенности внутренней организации гос-ва, порядок образования и структуру органов гос-ной власти, специфику их территориальной обособленности, характер взаимоотношения друг с другом и населением, а так же
Усилительные каскады в области высоких частот
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ (технический университет) Кафедра Электроники и электротехники Доклад Тема: “ Усилительные каскады в области высших частот”
Архитектурные ансамбли Санкт-Петербурга. Дворцовая площадь
ДОКЛАД На тему: « Архитектурные ансамбли Санкт-Петербурга. Дворцовая площадь Выполнил: ученик 6 «г» Спиридонов Сергей Г.Кстово 2011 год Архитектурный облик Санкт-Петербурга - его визитная карточка. Полный архитектурной гармонии и европейской элегантности.
Подготовка учеников к докладам
Доклад позволяет приобщить ученика к самостоятельной работе, научить его говорить перед аудиторией, что является жизненно полезным навыком для любого взрослого человека.
Социальное партнерство в сфере труда
У Г Н Т У ДОКЛАД На тему: “Социальное партнерство в сфере Труда” Выполнил: Назаров И. И. Проверил: Ибрагимов Т. Ш. 2002 СОЦИАЛЬНОЕ ПАРТНЕРСТВО В СФЕРЕ ТРУДА
ЛДПР 2
КМТ 3-31 Потапов А.Е. ДОКЛАД ПО ПАРТИЯМ Политическая партия - это добровольный союз на идеологической основе, целью которого является завоевание власти либо участие власти на государственном уровне. Власть же в свою очередь служит необходимым условием претворения в жизнь партийных программ, выражающих интересы определенной группы людей или целого класса.
Пишется полностью, как она была утверждена в свое время на выпускающей кафедре. Если присутствует практический раздел, обязательно упоминается, на примере чего
И доля истины в этом есть. Как бы ни была хороша дипломная или выпускная квалификационная работа, но, по всей вероятности, никто из членов гак (Государственной Аттестационной Комиссии), перед которой за неделю проходит сотня дипломников, читать его, увы и ах!, не будет
/доклад
Речевой этикет (Introduction, Giving personal information, Greeting and Leaving, Meeting People)
Никель. Никелевые сплавы
Санкт-петербургский электротехнический колледж Доклад по электротехническому материаловедению на тему: Никелевые сплавы. Никель. Доклад разработали: Бобин И. Фроленков В. Шикунов И. Фролов М. Бутыленков И.
Стихотворение Книги-наши друзья
Стихотворение "Книги-наши друзья" Автор: Сочинения на свободную тему Все задают себе вопрос, Кто просто шутит, кто всерьез: “Зачем нам книги на Земле?
Акмеизм
Доклад на тему «» Подготовила: Ученица 11-Б класса СПОШ № 2 Лейкина Ольга В 1912 г. среди множества стихов, опубликованных в петербургских журналах, читатель не мог не задержать внимания на таких, например, строчках:
Конец династии Рюриковичей
Уральский институт бизнеса Предмет: « ИСТОРИЯ» Доклад на тему: «КОНЕЦ ДИНАСТИИ РЮРИКОВИЧЕЙ» Выполнила: Судентка 1 курса группы д – 108 Венера Басырова
Доклад о правах человека в США
Введение 1 Доклад о правах человека в США за 2002 год 2 Доклад о правах человека в США за 2003 год 3 Доклад о правах человека в США за 2004 год 4 Доклад о правах человека в США за 2006 год
Резолюция Совета Безопасности ООН 822
Резолюция № 822 . Первая резолюция Совета Безопасности ООН с начала армяно-азербайджанского конфликта. Была единогласно принята Советом Безопасности ООН 30 апреля 1993 года на 3205-м заседании[1].
Сергей Васильевич Рахманинов
Доклад по истории на тему: «Сергей Васильевич Рахманинов» подготовил ученик 8 класса «Б» Эрлих Александр Сергей Васильевич Рахманинов Сергей Васильевич Рахманинов
Поддержка США прав человека и демократии в мире
План Введение 1 Реакция России 2 Реакция Китая 4 Источники Введение Поддержка США прав человека и демократии в мире (англ. The Supporting Human Rights and Democracy: The U.S. Record) — ежегодно издаваемый Госдепартаментом США доклад о деятельности США по поддержке прав человека и демократии в мире, который представляется Конгрессу США.
Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907гг.)
Доклад Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907гг.) Доклад ученицы 8-Акласса Школы №288 Ерицян Анны. Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907). В истории развития науки известно много крупных открытий, но не много из них можно сравнить с тем, что сделал Менделеев, один из крупнейших мировых химиков. Хотя со времени открытия его закона прошло более ста лет, никто не может сказать, когда будет до конца раскрыто содержание знаменитой таблицы Менделеева.
Специальные функции архиватора RAR
Специальные функции архиватора Доклад подготовила Комарова М.И. Институт иформационных технологий СЕГРИС 2004 г. 1. Работа с в полноэкранном режиме. Работа с файлами
Петр Капица /english/
Доклад о выдающемся русском физике Петре Капице. Биографическая справка и научная деятельность в области физики, нобелевская премия.
Спорные территории России Украина - Крым
Доклад по экономической географии Российской Федерации: «Спорные территории России: Украина - Крым» (к семинарскому занятию «Геополитическое положение России и его оценка»)
Картофель (как важная кормовая и техническая культура) (Доклад)
Картофель (как важная кормовая и техническая культура) Доклад по биологии Ученика 7 «И» класса Средней школы №30 Гайланс Максима Картофель – растение семейства паслёновых, возделываемое в целях получения подземных клубней, служащих пищевым и кормовым продуктом и промышленным сырьём. Клубни имеют цвета: белый, красный, фиолетовый, с разными оттенками.
Муравьед
Доклад по дисциплине окружающий мир Выполнила Сухомесова Валерия 3 «Б» класс Муравьед Муравьеды (лат. Myrmecophagidae) – млекопитающие отряда неполнозубых. Длина тела муравьедов может быть в зависимости от вида от 15 см до 120 см. Вес колеблется в пределах от 400 г (карликовый муравьед) до 30 кг (большой муравьед).
Пшеница
Доклад По археологическим данным уже 5-7 тысяч лет назад пшеницу возделывали в Египте, странах Передней и Средней Азии и в Закавказье. Сейчас этот хлебный злак культивирует почти во всём мире. Его посевы занимают примерно 1/5 часть всей обрабатываемой земли- это почти 1/80 часть суши! Если годовой урожай пшеницы погрузить в железнодорожные вагоны, то такой поезд смог бы дважды опоясать земной шар по экватору.
Урбен Жан Жозеф Леверье
Работы Леверье посвящены решению проблем небесной механики. В 1839 г. он предоставил в Парижскую Академию наук доклад "О вековых возмущениях планетных орбит", изучив вопросы о устойчивости Солнечной системы.
Роберт Кох
Кох, Роберт (Koch, Robert) (1843–1910), немецкий бактериолог, один из основоположников современной микробиологии и эпидемиологии, удостоенный в 1905 Нобелевской премии по физиологии и медицине.