Преобразователь поверхностной акустической волны

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОВЕРХНОС НОЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ВОЛНЫ (ПАВ), со/// держащий электрическую подложку, на поверхности которой установлен преобраэователь объемной акустической волны (ОАВ),отличающийс я тем, что, с целью улучшения технологичности и увеличения эффективности преобразования ОАВ и ПАВ, звукопровод преобразователя ОАВ выполнен в форме пластины из фоточувствительного пьезополупроводника, на поверхности которой диаметрально противоположно нанесены электроды, подключенные к источнику переменного улравляюр1его напряжения, причем .один из электродов размещен в выемке, образованной в электрической подложке , а над поверхностью другого элек- i трода установлен источник света. // /

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 3(59 Н 04 R 17 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3352267/18-23 (22) 26.10.81 (46 ) 15.02.84..Бюл. )) 6 (72) Л.A. Чернозатонский,B.Н.Морин и В.Н. Иасленников (53) 534.232(088.8) (56) 1. Наринский С.С. Устройства. обработки сигналов на ультразвуковых поверхностных волнах. И., "Сов. радио", 1975, с. 62. .2. Речицкий В.H. Акустоэлектронные радиокомпоненты. Элементы и устройства на поверхностных акустических волнах. М, "Сов.радио", 1980, с. 13 (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЭОВАТЕЛЬ IIOBEPXHOCTHOA AKYCTH CKOA B03IHb! (IIAB), co, держащий электрическую подложку, на.поверхности которой установлен преобразователь объемной акустической волны (ОАВ), о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения технологичности и увеличения эффективности преобразования OAB и IIAB, звукопровод преобразователя OAR выполнен в форме пластины из фоточувствительного пьезополупроводника, на поверхности которой диаметрально противоположно нанесены электроды, подключенные к источнику переменного управляющего напряжения, причем .один из электродов размещен в выемке, образованной в электрической подложке, а над поверхностью другого элен- Е трода установлен источник света.

1073900

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в качестве источника поверхностных акустических волн (lIAB) специального назначения, s частности для планар« ных акустических устройств. 5

Известны преобразователи встречно-штыревого типа, нанесенные на пьезоэлектрическую подложку и воэбуждающиЕ IIAB при подаче на них электрического сигнала (1) . 10

Недостаток таких преобразователей эаключается в сложности изготовления решеток штырей с рабочей частотой больше 100 ИРц, Наиболее близким техническим решением и предложенному является пре образователь IIAB содержащий диэлектрическую подложку, на.поверхности :которой установлен преобразователь объемной акустической волны (GABI! $2)

Преобразователь OAB имеет форму клина.

Акустическая волна, пройдя через . клин:, падает на границу раздела клинзвукопровод и возбу*дает в но ЕднеМ 25

IIAB. условиЕм эффективного преобразования OAB- в IIAB является выполне ние соотношения дяя угла падения OAB на границу раздела

Ч

g» 048

"пю

:где 0 - скррость объемной акус-. тической волны, 4 gI!g - скорость поверхностной акустической волны, 6 — угол между направлением . распространения OAB и

\»- нормалью к поверхности раздела.

Недостатками этого преобразова- 4О тели являются технологическая сложность изготовления клина с заданным углом при основании и низкая эффективность преобразования ОАВ в ПАВ. Целью изобретен я является упро- 45 щение технологии изготовления пре.образователя и увеличение эффективности преобразования ОАВ в IIAB.

Цель достигается тем, что в.пре образователе ПАВ, содержащем диэлектрическую подложку, на поверхности которой установлен. преобразователь ОАВ, звукопровод преобразователя OAB выполнен в форме пластины из фоточувствительного пьезополупроводника, на поверхности которой диаметрально противоположно нанесены электроды, подключенные к источнику переменного управляющего напряжения, причем один из электродов размещен в выемке, образован- 60 ной и диэлектрической подложке, а над поверхностью другого электрода установлен источник света. l

На чеРтеже схематически изображен предлагаемый преобразователь IIAB. 65 !

Преобразователь IIAB содержит .звукопровод 1, выполненный в виде Йластины фоточувствительного пьезополуйроводника с нанесенными йа ее плоские параллельные поверхности электродами 2, причем звукопровод 1 установлен на диэлектрической подложке 3, которая имеет выемку 4. Кроме того, над поверхностью, электрода

2 установлен источник света 5, а электроды 2 подключены к источнику б переменного управляющего напряжения.

Преобразователь ПАВ работает следующим образом.

К. электродам 2 прикладывается переменное .напряжение частоты t Ð III II <Оз < 2g где Ч, о !!з — групповая скорость ОАВ;

Д вЂ” толщина пластины звукопровода ОАВ, !!6 - -угол между направлением групповой скорости OAB и нормалью к поверхности. пластины„ определяемый через угол 9 между направлением фазовой скорости ОАВ и указанной нормалью

9, о 1)АВ ось

Поэтому изменяя частоту приложенного напряжения, меняют направ- ление распространения генерируемых ОАВ.

Амплитуда А переменного управляющего напряжения выбирается выше пороговой, оцениваемой из соотношения ,!!axe <

"вор* т prose с где д - подвижность носителей.

При этом происходит аниэотропное и частотно-зависимое усиление тепло вых акуСтических шумов,. В направлении максимальной пьезосвязи (9 = о

30 ) генерируются пакеты акустических волн с частотой следования Р.

Отражаясь от граней пластины звукопровода 1 ОАВ и усиливаясь при каждом пробеге от грани к рани, пакеты акустических волн попадают на границу раздела пьезополупроводникпьезодиэлектрический звуконровод.

В условиях Малой толщины пластины 3 + 206 мкм необходимо обеспечить. достаточно большое количество отражений И от граней, при этом потери энергии OAB при отражении должны быть сведены к минимуму. Такой режим беспотерьного отражения удается реализовать, когда акустические импедансы, сред на границе раздела максимальио различаются. Наи-более просто выполнить условия вы1073900

1 сокоэффективного отражения, если .границы пластины звукопровада оставить свободными. Именно этой цеди служит паз 4 на поверхности заукоПРОВОда ПАВ 3, раЗМЕРЫ КСктОРОГО, естественно, меньше пластины звукопровода 1. Геометрия паза 4 выбирается из следующих условий. длина. его 4 .обуславливает интенсивность генерируемой IIAB и связь устанавливается через количество пробегов уси 10 ливаемого акустического шума К= с ф9, «4

Ширина В обеспечивает необходи ю апертуру ПАВ, а глубина и может быть произвольной, но и э Л QK для пьезоэлектрической подложки во избежание 5 возбуждения щелевых мод и уменьшения за счет этого эффективного коэффициента отражения ПАВ., В местах акустического. контакта пластины:звукопровода 1 с поверхностью подложки

3 происходит преобразование OAB в IIAP

В подложке 3 начинают распространяться пакеты ПАВ с частотой следования F . .Частотный спектр получаемых ПАВ имеет линейную структуру с промежутками между центрами линий величиной F . Максимальную величину спектральные составляющие имеют на частоте максимального усиления 1 п,е

OAB в звукопроводе 1 0АВ, а именно

30 с о где 6 — проводимость пьезополупроводника; D -коэффициент диффузии, 35

Со — соответственно диэлектрическая проницаемость вакуума и отно сительная диэлектрическая проницаемость среды, вше значительно превышает частоту управляющего напряженйя Г .g0

Подстраивая частоту переменного напряжения F добиваются максимальной амплитуды ПАВ.

Кроме того, изготавливая пластину из фоточувствительного се- 45 леннда кадмия Ху-среза, изменения частотного спектра генерируемых

lIAB можно добиться подсветкой, меняющей проводимость в,ньезойолу"проводнике.

Под влиянием фотовозбуждения из-. меняется концентрация свободных носителей в зоне проводимости, меняется при этом н подвижность cso-. бодных носителей, что влияет на режим генерации и усиления OAB. Спектр генерируемых OAB связан с концентрацией носителей. Таким образом,. изменение интенсивности светового потока источника света 5 приводит к перестройке спектра генерируемых

OAB. Закон изменения освещенности может .быть произвольным, важно лишь, чтобы длительность подсветки при фиксированном ее уровне не была короче времени пробега OAB в пластине 1. Характер зависимости проводимости б от уровня освещенности может быть и линейным и нелинейно.

Определяющим фактором является требуемая частота максимального усиления для генерируемой 0АВ . зависящая от по закону 1/ 112 о ?

Использование селенида кадмия

Ху-среза для звукопровода OAB и ниобата лития у7.-среза для звукопровода ПАВ обеспечивает наибольший эффект, так как в окрестности угла эффективной генерации в С35е 8 а 30 происходит совпадение с углом эффек.тивного преобразования объемной в поверхностную акустическую волну.

Предложенная конструкция излучателя ПАВ позволяет упростить технологию изготовления, так как для него некритичны требования к чистоте обработки контактирующих поверхностей, кроме того, не следует соблюдать жесткие требования на точ.ность изготовления клина с определенным углом при вершине, поскольку в случае применения, пластины звукопровода OAB всякое отклонение направления максимума генерации OAB определявщего эффективность возбуждения ПАП, регулируется изменением частоты F или подсветкой, меняющей .проводимость б, Это существенно проще, чем юстировка угла клина механической обработкой его пОверх- . ностей.

Предложенный преобразователь поз« воляет обеспечить возбуждение ПАВ

СВЧ-диапазона без применения спе- : циальных генераторов этого диапазо;на и позволяет перестраивать спект:ры генерируемых ПАВ.

Корректор 0 Билак

Редактор С. ТнмоХина ТехредМ.Гергель е е»

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 379/54 . Тираж 635 Подписное

ВНииПИ Государственного комитета сссР по делам изобретений и открытий .113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5