Акустоэлектроника


Акустоэлектроника — область науки и техники, изучающая и использующая взаимодействие высокочастотных (с частотой выше 20 кГц) акустических волн с электрическим полем и электронами в твёрдых телах. Существуют три основных эффекта акустоэлектроники: электронное поглощение акустических волн, изменение скорости акустических волн, акустоэлектрический эффект[1].

В радиоэлектронных системах обработки и передачи информации объёмные акустические волны используются в линиях задержки и кварцевых резонаторах для стабилизации частоты. Разработаны и широко применяются приборы на поверхностных акустических волнах: полосовые фильтры, линии задержки, полосовые фильтры для телевидения, синтезаторы частоты, усилитель поверхностной акустической волны типа лампы бегущей волны, акусто-инжекционный транзистор, устройство с переносом заряда акустической волной, конвольверы и корреляторы, использующие поперечный акустоэлектрический эффект, устройство считывания изображений, устройства памяти.

Акустоэлектроника сформировалась как самостоятельный раздел электроники в 60-х гг. 20 века, когда начались интенсивные исследования, связанные с открытием эффекта усиления акустических волн дрейфующими электронами проводимости в кристаллах сульфида кадмия. Бурное развитие акустоэлектроники было вызвано необходимостью создания простых, надежных и миниатюрных устройств обработки радиосигналов для радиоэлектронной аппаратуры. С помощью устройств акустоэлектроники осуществляется преобразование сигналов во времени (задержка сигналов, изменение их продолжительности), по частоте и фазе (преобразование частоты и спектра, сдвиг фаз), по амплитуде (усиление, модуляция), а также более сложные функции, преобразования (интегрирования, кодирование и декодирование, получение функции свертки, корреляция сигналов); в ряде случаев акустоэлектронные методы преобразования сигналов являются более простыми (по сравнению, например, с электронными методами), а иногда и единственно возможными.

Возможности такого использования устройств акустоэлектроники обусловлены малой скоростью распространения акустических волн (по сравнению со скоростью распространения электромагнитных волн) и различными видами взаимодействия этих волн с электромагнитными полями и электронами проводимости в твердых телах, а также малым поглощением акустических волн в кристаллах (высокой добротностью акустических колебательных систем).

В устройствах акустоэлектроники используются как объемные, так и поверхностные акустические волны. Для изготовления акустоэлектронных устройств используются в основном пьезоэлектрические материалы и слоистые структуры, состоящие из слоев пьезоэлектрика и ЧП, а также сегнетоэлектрики, ЧП, которые не имеют пьезоэлектрических свойств и др.