Acustoelectronica

Acoustoelectronics este un domeniu al științei și tehnologiei care studiază și utilizează interacțiunea undelor acustice de înaltă frecvență (cu o frecvență peste 20 kHz) cu un câmp electric și electronii din solide. Există trei efecte principale ale acustoelectronicii: absorbția electronică a undelor acustice, modificarea vitezei undelor acustice, efectul acustoelectric .

Aplicație

În sistemele radio-electronice de procesare și transmitere a informațiilor, undele acustice în vrac sunt utilizate în liniile de întârziere și rezonatoarele de cuarț pentru a stabiliza frecvența. Dispozitivele bazate pe unde acustice de suprafață au fost dezvoltate și sunt utilizate pe scară largă: filtre trece-bandă, linii de întârziere, filtre trece-bandă pentru televiziune, sintetizatoare de frecvență, un amplificator de unde acustice de suprafață, cum ar fi o lampă cu undă mobilă, un tranzistor de injecție acustică , un transfer de sarcină cu undă acustică. dispozitiv, convolvetoare și corelatoare cu efect acustoelectric transversal, cititor de imagini, dispozitive de memorie.

Istorie

Acoustoelectronics s-a format ca o ramură independentă a electronicii în anii '60. al XX-lea, când au început cercetări intensive legate de descoperirea efectului de amplificare a undelor acustice prin derivarea electronilor de conducție în cristalele de sulfură de cadmiu. Dezvoltarea rapidă a acustoelectronicii a fost cauzată de necesitatea creării unor dispozitive simple, fiabile și miniaturale pentru procesarea semnalelor radio pentru echipamente electronice radio. Cu ajutorul dispozitivelor acustoelectronice, semnalele sunt convertite în timp (întârzierea semnalului, modificarea duratei lor), în frecvență și fază (conversie de frecvență și spectru, defazare), în amplitudine (amplificare, modulare), precum și în funcții mai complexe. , transformări (integrare, codificare și decodare, obținerea unei funcții de convoluție , corelarea semnalului ); într-o serie de cazuri, metodele acustoelectronice de conversie a semnalului sunt mai simple (comparativ, de exemplu, cu metodele electronice) și uneori singurele posibile.

Posibilitățile unei astfel de utilizări a dispozitivelor acustoelectronice se datorează vitezei scăzute de propagare a undelor acustice (comparativ cu viteza de propagare a undelor electromagnetice) și diferitelor tipuri de interacțiune a acestor unde cu câmpurile electromagnetice și electronii de conducere în solide, precum și absorbția scăzută. a undelor acustice în cristale (factor de înaltă calitate al sistemelor oscilatorii acustice).

Dispozitivele acustoelectronice folosesc atât unde acustice în vrac, cât și unde acustice de suprafață . Pentru fabricarea dispozitivelor acustoelectronice se folosesc în principal materiale piezoelectrice și structuri stratificate, constând din straturi de piezoelectric și PE, precum și feroelectrice, PE, care nu au proprietăți piezoelectrice etc.

În majoritatea dispozitivelor acustoelectronice, semnalele electrice de înaltă frecvență sunt convertite în unde acustice (excitația undelor acustice), care se propagă în conducta sonoră și apoi se transformă înapoi într-un semnal de înaltă frecvență (recepția undelor acustice). Pentru a excita și a recepționa unde acustice în vrac, traductoarele piezoelectrice sunt utilizate în principal : plăci piezoelectrice (la frecvențe de până la 100 MHz), traductoare piezoelectrice semiconductoare (difuze sau cu un strat de blocare, în intervalul de frecvență 50-300 MHz), traductoare cu film ( la frecvențe peste 300 MHz) și pentru excitarea și recepția undelor acustice de suprafață (SAW) - traductoare interdigitale .

Primele dispozitive din acustoelectronică au fost dispozitive bazate pe unde corporale: linii de întârziere care întârzie semnalele în intervalul de frecvență de până la 50 MHz și rezonatoare de cuarț concepute pentru a stabiliza frecvența generatoarelor. Ulterior, au fost create microscoape acustice și introscoape. Cele mai răspândite sunt dispozitivele acustoelectronice bazate pe SAW, care se datorează pierderilor reduse de conversie în timpul excitării undelor, capacității de a controla propagarea undelor în orice punct al conductei sonore (pe calea de propagare a undelor), precum și posibilității de a crea dispozitive cu frecvență, fază și alte caracteristici controlate. Aceste dispozitive acustoelectronice includ:

În acustoelectronică, interacțiunea undelor acustice cu electronii de conducție în conductori și FC-uri, precum și în structurile stratificate, duce la fenomene precum amplificarea electronică sau absorbția undelor acustice etc. Aceste efecte stau la baza funcționării diferitelor dispozitive acustoelectronice: amplificatoare acustoelectronice. și generatoare acustoelectronice, dispozitive de convoluție și corelare a semnalelor, defazatoare acustoelectronice, precum și dispozitive pentru citirea, stocarea și înregistrarea informațiilor și altele asemenea.

Interacțiunea undelor luminoase și acustice în mediile condensate stă la baza funcționării dispozitivelor acusto-optice (deflectoare, modulatoare, filtre etc.), a căror utilizare face posibilă controlul amplitudinii, polarizării, compoziției spectrale a optice. radiația, precum și direcția de propagare a acesteia.

Literatură

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii