Способ усиления поверхностных акустических волн

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Соцналмстмцеснйх

Республик (11)627557 и АВТОРСКОМУ СВИДИИЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свил-вуи л (22) Заявлено 11.04.77L(2)) 2475521/18-23 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43} Опубликовано 05.10,78Бюллетень №37 (45) Лата опубликования описания 14.08.78 (5l) M. Кл.

Н 03 Н 3/02

Гесударотвеиимй комитет

Соаата Миниетров СССР вв делам изобретений и открытий (53) УДК 534.511...1(088.8) (72) Авторы изобретения

А. Г. Лазерсон, В. Н, Посадский и С. Г. Сучков (71) Заявитель (54) СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ

АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН. Изобретение относится к области анустоэлектроники и может бить нспользова» но при создании усилителей ВЧ и СВЧ ко лебаний.

Известен способ усиления поверхност» лыл олуотлчооклл волы (ПАВ) (1)

Поверхностные акустические волны возбуящактт в кристалле с сильно выраженными пьезосвойствами, а поток носителей заряда формируют в хорошем полупроводнике, причем область распространения ПАВ и область протекании тока разделены воздушным зазором толщиной порядка длины ПАВ.

Указанный способ не позволяет усиливать колебания на частотах порядка 1 Ггц н выше, так как на этих частотах тол шина воздушного зазора должна составлять менее 3 мкм, что в наатояшее время представляет значительные технологические трудности для реализации этого способа. Известен также способ усиления поверхностных акустических волн (21 заклвиатошийся в том, что, с цельтоувеличеиия средней мошности сигнала и повышения верхней границы полосы уснливаемых частот, поток носителей электрического заряда формируют в виде ленточного пучка в вакууме, направляют параллельно поверхности пьезокристалла и отклоняют его от направления распрост- ранения поверхностной акустической волны в плоскости, параллельной поверхности кристалла, на угол, определяемый соотношением

V(k Ьс1 сов о-— U

Недостатком этого способа является то, что область углов, определяемая формулой, приведенной выше, и соответствуэшая усилению сигнала потоком электронов или легких ионов, очень узка 90,5 ) и весьма критична к величине напряжения

2о что может затруднить реализацию предложенного способа вследствие наличия теплового разброса скоростей в потоке и флуктуаций ускоряющего напряжения. Между тем расчеты показывают, что коэффид циент усиления для электронов и легких ионов существенно больше, чем для тяжелых Ионов, Гак, например, для пучка электронов с плотностью тока 50 мА/см на частоте 100 МГц, удельное усиление, составляет 250 дБ/см в области углов (89,8 C 8>,96 3, в то время, как для ионов Й 9 - с такой же плот-ностью тока - 40 дБ/см в области углов (72 Ф 76 ), Поэтому очевидно, что рассматриваемый способ не

tQ позволяет получать большие удельпые усилении вследствие невозможности формирования подходящего потока электронов (так как тепловой разброс скоростей, соответствующий приведенному выше ин35 тервалу углов, возможен лишь прц темо перетуре катоде 10 K).

Белью предлагаемого изобретения является возможность увеличения коэффициента усиления и повышения верхней rpaИ ницы усиливаемых часто г.

Поставленная пель достигается тем, что поток носителей электрического заряда формируют е скрещенных электрическом и магнитном полях в виде кри25 волинейного пучка в плоскости, нарвллельной поверхности пьезоэлектрического кристалле; при этом величины напряженностей скрещенных электрического и магнитного полей выбирают из соотношения

Яф

7 4 стических волн, а также пара электродов 7, создаюших однородное электростатическое поле F., параллельные поверхности пластины. На чертеже не показана магнитная система, создающая магнитное поле В, перпендикулярное к поверхности пластины, Входной сигнал поступает на входной электроакустический преобразователь 5, преобразуется в поверхностную акустическую волну. Последняя, распространяясь ю вдоль поверхности пластины 4 по направлению к выходному преобразователю 6, взаимодействует (через: электрическое поле) с криволинейным потоком носителейзяряде, сформиоованным пушкон 2, электродамн 7 и магнитным полем В. В резуль ате взаимодействия с выходного преобрезоват .ля снимается усиленный электромагнитный сигнал. Например, если используется поверхность g -egesta кристалла L < И Ъ О, то для криволинейного пучка электронов напряженность электрического поля E=-.ÇÂ/см, в магнит» ного В=1000 Гс.

Предлагаемый способ позволяет соз дать эффективные усилители поверхностных акустических волн, так как вследствие механизма днокотронного усиления

KHA такого усилителя довольно высок и лежит в пределах 60-80%.

Е У г гг ох — — j+ а

3 с1 ы /

Приведенное соотношение является по существу условием синхроиизм". между

39 скоростями поверхностной акустической волны и скоростью одной из гармоник циклотронной волны пространственного заряда криволинейного потока заряженных частиц (при q Ю). При rl=Q осуществляет

4О ся синхронизм поверхностной акустической волны с дрейфовой скоростью потока заряженных частиц. При выполнении условий синхронизма происходит эффективное взаимодействие между волной про45 странственного заряда и поверхностной акустической волной, результатом чего является усиление последней.

Предлагаемый способ vomer быть реализован в усилителе поверхностных

Ю акустических волн, конструкция которого схематически представлена на чертеже.

Усилитель состоит из вакуумной обо- лочки 1, внутри которой размещены элек55 тронная или ионная. пушка 2 N a, коллектор 3, пластине 4 нз пьезоэлектрнческого материала с гладкой поверхностью, на которойразмещенывходной 5ивыход. иой 6 преобразователи поверхностных аку66

Формула изобретения

Способ усиления поверхностных акустических волн, основанный на взаимодействии непревленйого потока носителей электрического заряда с электрическим полем волны, бегущей по поверхности пьезоэлектрического кристалла, и синхронизации скорости потоке носителей элен трнческого зеряда и волны, о т л и ч аю шийся тем,, что, с целью повыше - ния коэффициента усиления и повышения верхней границы диапазона усиливаемых частот, поток носителей электрического заряда формируют и скрещенных электрическом и магнитном полях в виде криволинейного пучка в плоскости, парал- лельной поверхности пьезоэлектрического кристалла, при этом величины напряженностей скрещенных электрического и ме6нитного полей выбирают из соотношения где Š— напряженность электростатичес,кого поля;

В - магнитная индукпия;

К - скорость поверхностной акустической волны;

С вЂ” скорость света в вакууме

)ЪЯ

Яо

Пооерхчостнач аиуежиче"яая од он

Составитель Т. Панина

Редактор О. Иванова Техред А Алатырев Корректор A. Кравченко

Заказ 5637/51 Тирвж 1087 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

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

5 627557 6

4) -круговая частота сигнала; ч — 012...

Источники информапии, прикрыв во внимание при экспеотизе:

1. 1,оаэи К.М.,ВНаа H.У..ЭЕЕ VranS.

МТТ-17, Ми 11, 1969, р. 912.

2. Лвторское свидетельство СССР

Я -отношение заряда носителя к массе М9 546962, кл. Н 03 Н 3/02, 1975.