Навигация
Основные параметры эффекта
23575
знаков
2
таблицы
9
изображений
2. Основные параметры эффекта.
Усиление ультразвука возможно, если только оно превосходит поглощение, обусловленное решеткой. На опыте наблюдалось усиление ультразвука в пьезополупроводниках (CdS, CdSe, Те, GaAs, InSb и др.) в диапазоне частот 10-104 МГц при температуpax от гелиевых до комнатных. Значения экспериментально наблюдаемых инкрементов составляют 20-80 дБ/см. При низких температурах наблюдалось также усиление ультразвука в неполярных полупроводниках (Ge) и полуметаллах (Bi).
Опыты приводились на образцах 1 и 2 кристаллов CdS. Образцы имели форму прямоугольных параллелепипедов со следующими размерами ll вдоль осей x, у, z (z — гексагональная ось): lx = 52,0, lv = 11.52, lz = 11,55 мм (образец 1); lx = 28,4. lv = 12,11, lz — 12,15 мм (образец 2). Образцы были желтого цвета, прозрачные.
Их электропроводность а менялась в зависимости от освещения в пределах
s = 10-10–10-2 Ом-1 ·см-1.
Эффективная дрейфовая подвижность m = 140 см-с-1-В-1.
Рэлеевские волны распространялись в плоскостях ху кристаллов, а поперечные — вдоль осей у с направлением смещений частиц в волне параллельно осям z. Поверхности ху образцов были хорошо обработаны.
Коэффициенты усиления (затухания) измерялись в импульсном режиме на частоте ~ 30 МГц при длительности импульсов 2—3 мкс для рэлеевских волн и 1—2 мкс для поперечных волн. На рис. 3.17 приведена схема эксперимента. Дрейфовые электроды, служащие для создания в поверхностном слое кристалла постоянного электрического поля Е0, наносились на плоскость ху путем напыления индия и представляли собой две параллельные полоски шириной 1,5 мм, находящиеся на расстоянии 7 мм друг от друга. Кристалл освещался ртутной лампой ДРШ-500, причем засвечивалась только узкая полоска (поверхностный слой 0.5 мм) между электродами. Остальная часть кристалла была закрыта непрозрачным экраном. Такое освещение позволяло локализовать электроны проводимости кристалла (созданные светом) в поверхностном слое между дрейфовыми электродами и этим достигнуть постоянства напряженности Е0 по координате х (в пределах 10%). Для развязки импульсов дрейфового поля п импульсов с частотой заполнения 30 МГц. подаваемых на излучатель через коаксиальный кабель, использовались индуктивность L и емкости С.
Электронная часть схемы для измерения усиления поперечных волн была точно такая же. за исключением развязки, которая осуществлялась там акустическим способом: с помощью двух клбических буферов из плавленого кварца, между которыми был зажат кристалл CdS. Дрейфовое поле подавалось на кристалл через индиевые электроды на его торцах, а поперечные волны распространялись через систему буфер — кристалл — буфер. Грани кристалла и буферов были параллельны с точностью ± 5 мкм. Все акустические контакты осуществлялись тонкими пленками эпоксидной смолы без отвердителя.
|
На рис. 3.18—3.21 приведены результаты измерений. а рис. 3.18 и 3.19 представлены кривые усиления рэлеевских (рис. 3.18, а, 3.19, а) и поперечных (рис. 3.18, б, 3.19, б) волн в образцах 1, 2 соответственно. По осям абсцисс отложена напряженность дрейфового поля в кристалле в киловольтах, по осям ординат — коэффициенты усиления (затухания) в дБ/см. Длина пути в кристалле, на которой происходило усиление рэлеевских волн, составляла 7мм, для поперечных волн эта длина равнялась 11.5 мм (образец 1) и 9,4 мм (образец 2). Каждая кривая на рисунках соответствует определенному значению электропроводности а кристалла. Области значений s выбирались с таким расчетом, чтобы получить максимальные на данной частоте значения коэффициентов усиления волн в кристалле. На каждом из рисунков имеется по две теоретических кривых, соответствующих граничным (максимальному и минимальному) значениям электропроводности образца (рис. 3.20, а, 3.21, а — опыты с рэлеевскими волнами, рис. электропроводности для данного типа волн в данном образце. Эти кривые нанесены тонкими сплошными линиями (чтобы не увеличивать существенно размер рисунка, масштаб изменения отложен для них на правых осях ординат). На рис. 3.20 и 3.21 изображены кривые усиления шума в образцах 1 и 2 соответственно при различных значениях 3.20, б, 3.21, б — опыты с поперечными волнами). Под шумом здесь понимаются тепловые колебания решетки кристалла, усиленные дрейфовым полем (волны Дебая). Естественно, что шумы измерялись в полосе пропускания схемы (28—32 МГц).
Уровень шума N, отложенный на рисунках по осям ординат, представляет собой 20 lg eш/e0, εш — ЭДС развиваемая шумовым сигналом на приемнике;
ε 0— некоторый постоянный уровень (ЭДС темнового сигнала поперечных волн в образце 1).
|
Похожие работы
ство используется в системах радиочастотной идентификации на поверхностных акустических волнах. 1.3.2 Возможные принципы построения и функционирования РЧИД-меток на ПАВ До настоящего момента наиболее распространенными были метки с использованием линии задержки. Линия задержки, один из приборов на ПАВ, включает в себя два ВШП, один из которых предназначен для возбуждения, а второй для приема ...
... является измерение сдвига частоты. То есть в качестве сенсорного эффекта в данном типе датчиков используется различие рабочих частот поверхностно-акустической волны прибора в различных средах. Некоторые задачи, решаемые ПАВ сенсорами В работе [6] авторами решена задача классификации ароматов и определения степени свежести пищевых продуктов по запаху с использованием аналитической микросхемы, ...
... можно пренебречь. А основное время процесса будет состоять из времени определения частоты поверхностно-акустической волны, времени подвода газа необходимой концентрации и пр. Таким образом, получаем еще одно подтверждение необходимости дальнейшего повышения автоматизации измерительной установки. Для математического получения градуировочной характеристики ПАВ датчика воспользуемся уравнением [20]: ...
... граничное условие заключается в отсутствии механических напряжений. Граничным условием для вектора электрической индукции является непрерывность его нормальных составляющих в отсутствии поверхностных зарядов. Поверхностные акустические волны (ПАВ), упругие волны, распространяющиеся вдоль свободной поверхности твердого тела или вдоль границы твердого тела с другими средами и затухающие при ...
0 комментариев