Akustoelektroniikka
Akustoelektroniikka on tieteen ja teknologian ala, joka tutkii ja käyttää korkeataajuisten (taajuudella yli 20 kHz) akustisten aaltojen vuorovaikutusta sähkökentän ja kiintoaineissa olevien elektronien kanssa. Akustoelektroniikan päävaikutuksia on kolme: akustisten aaltojen elektroninen absorptio, akustisten aaltojen nopeuden muutos, akustosähköinen vaikutus .
Sovellus
Radioelektronisissa tiedonkäsittely- ja siirtojärjestelmissä akustisia bulkkiaaltoja käytetään viivelinjoissa ja kvartsiresonaattoreissa stabiloimaan taajuutta. Pinta-akustisiin aaltoihin perustuvia laitteita on kehitetty ja niitä käytetään laajalti: kaistanpäästösuodattimet, viivelinjat, television kaistanpäästösuodattimet, taajuussyntetisaattorit, akustisen pinta-aallon vahvistin, kuten liikkuva aaltolamppu, akustinen injektiotransistori , akustisen aallon varauksensiirto laite, konvolverit ja korrelaattorit, jotka käyttävät poikittaista akustosähköistä vaikutusta, kuvanlukija, muistilaitteet.
Historia
Akustoelektroniikka muodostettiin itsenäiseksi elektroniikan alaksi 60-luvulla. 1900-luvulla, jolloin aloitettiin intensiivinen tutkimus, joka liittyy kadmiumsulfidikiteissä akustisten aaltojen vahvistumisen vaikutuksen löytämiseen ajautumalla johtavuuselektroneja. Akustoelektroniikan nopea kehitys johtui tarpeesta luoda yksinkertaisia, luotettavia ja miniatyyrilaitteita radiosignaalien käsittelyyn radioelektroniikkalaitteille. Akustoelektronisten laitteiden avulla signaaleja muunnetaan ajassa (signaalin viive, keston muutos), taajuudessa ja vaiheessa (taajuuden ja spektrin muunnos, vaihesiirto), amplitudissa (vahvistus, modulaatio) sekä monimutkaisempiin toimintoihin. , muunnokset (integrointi, koodaus ja dekoodaus , konvoluutiofunktion saaminen , signaalikorrelaatio ); useissa tapauksissa akustoelektroniset signaalinmuunnosmenetelmät ovat yksinkertaisempia (verrattuna esimerkiksi elektronisiin menetelmiin) ja joskus ainoita mahdollisia.
Akustoelektroniikan laitteiden tällaisen käytön mahdollisuudet johtuvat akustisten aaltojen alhaisesta etenemisnopeudesta (verrattuna sähkömagneettisten aaltojen etenemisnopeuteen) ja näiden aaltojen erilaisista vuorovaikutuksista sähkömagneettisten kenttien ja kiinteiden aineiden johtavuuselektronien kanssa sekä alhaisesta absorptiosta kiteiden akustisista aalloista (akustisten värähtelyjärjestelmien korkea laatutekijä).
Akustoelektroniikan laitteet käyttävät sekä massa- että pinta-akustisia aaltoja . Akustoelektronisten laitteiden valmistukseen käytetään pääasiassa pietsosähköisiä materiaaleja ja kerrosrakenteita, jotka koostuvat pietsosähköisistä ja PE-kerroksista sekä ferrosähköisistä PE:istä, joilla ei ole pietsosähköisiä ominaisuuksia jne.
Useimmissa akustoelektronisissa laitteissa korkeataajuiset sähköiset signaalit muunnetaan akustisiksi aalloksi (akustinen aaltoherätys), jotka etenevät äänikanavassa ja muuttuvat sitten takaisin suurtaajuiseksi signaaliksi (akustisen aallon vastaanotto). Akustisten massaaaltojen virittämiseen ja vastaanottamiseen käytetään pääasiassa pietsosähköisiä muuntimia : pietsosähköisiä levyjä (100 MHz:n taajuuksilla), pietsosähköisiä puolijohdemuuntimia (hajotettuja tai sulkukerroksella, taajuusalueella 50-300 MHz), kalvomuuntimia ( yli 300 MHz taajuuksilla) sekä akustisten pinta-aaltojen (SAW) herättämiseen ja vastaanottoon - interdigitaaliset muuntimet .
Ensimmäiset akustoelektroniikan laitteet olivat kehon aaltoon perustuvia laitteita: viivelinjoja, jotka viivästyttivät signaaleja 50 MHz:n taajuusalueella, ja kvartsiresonaattoreita, jotka oli suunniteltu stabiloimaan generaattoreiden taajuutta. Myöhemmin luotiin akustisia mikroskooppeja ja introskooppeja. Yleisimpiä ovat SAW-pohjaiset akustoelektroniset laitteet, mikä johtuu alhaisista muunnoshäviöistä aaltovirityksen aikana, kyvystä hallita aaltojen etenemistä missä tahansa äänikanavan kohdassa (aallon etenemisreitillä) sekä mahdollisuudesta ohjattujen taajuuksien, vaiheiden ja muiden ominaisuuksien luomiseen. Näitä akustoelektronisia laitteita ovat:
- pinta-akustisten aaltojen resonaattorit, joita käytetään kapeakaistaisina akustoelektronisina suodattimina ja jotka myös viedään oskillaattoripiiriin stabiloimaan niiden taajuutta;
- viivelinjat (mukaan lukien muistielementtien signaalien pitkä viive);
- akustisten pinta-aaltojen suodattimet (esimerkiksi kaistanpäästö, sovitettu)
- laitteet signaalien koodaamiseen ja dekoodaamiseen jne.
Akustoelektroniikassa akustisten aaltojen vuorovaikutus johtavuuselektronien kanssa johtimissa ja FC:issä sekä kerrosrakenteissa johtaa sellaisiin ilmiöihin kuin akustisten aaltojen elektroninen vahvistus tai absorptio jne. Nämä vaikutukset ovat erilaisten akustoelektronisten laitteiden toiminnan taustalla: akustoelektroniikka ja akustoelektroniset generaattorit, laitteiden konvoluutio ja signaalien korrelaatio, akustoelektroniset vaiheensiirtimet sekä laitteet tietojen lukemiseen, tallentamiseen ja tallentamiseen ja vastaavat.
Valon ja akustisten aaltojen vuorovaikutus tiivistetyssä väliaineessa on perusta akustosoptisten laitteiden (deflektorit, modulaattorit, suodattimet jne.) toiminnalle, joiden käyttö mahdollistaa optisten laitteiden amplitudin, polarisaation ja spektrikoostumuksen ohjauksen. säteilystä sekä sen etenemissuunnasta.
Kirjallisuus
- Voronov V.K., Podoplelov A.V. Physics at the Turn of the Millenium: Condensed State, 2. painos, Moskova: LKI, 2012, 336 sivua, ISBN 978-5-382-01365-7
- Guljajev V.A. Akustoelektroniikka (historiallinen katsaus) // Uspekhi fizicheskikh nauk , 2005, nro 8, s. 887-895
- Alekseev S.G., Gulyaev Yu.V., Kotelyansky I.M., Mansfeld G.D. Eräitä suuntauksia ultrakorkeataajuisen akustoelektroniikan kehityksessä // Uspekhi fizicheskikh nauk , 2005, nro 8, s. 895-899
- Rez BC, Poplavko Yu. M. Dilectrics . Perusominaisuudet ja sovellus elektroniikassa. - M., "Radio ja viestintä", 1989, - 287 s.
- Ovechkin Yu. A. Mikroelektroniikka, - M .: "Radio ja viestintä", -1982, - 288 s.
 Sanakirjat ja tietosanakirjat |
|---|