Acústicaelectrónica

La acustoelectrónica es un campo de la ciencia y la tecnología que estudia y utiliza la interacción de ondas acústicas de alta frecuencia (con una frecuencia superior a 20 kHz) con un campo eléctrico y electrones en sólidos. Hay tres efectos principales de la acustoelectrónica: absorción electrónica de ondas acústicas, cambio en la velocidad de las ondas acústicas, efecto acustoeléctrico .

Aplicación

En los sistemas radioelectrónicos de procesamiento y transmisión de información, se utilizan ondas acústicas masivas en líneas de retardo y resonadores de cuarzo para estabilizar la frecuencia. Se han desarrollado y se utilizan ampliamente dispositivos basados ​​en ondas acústicas de superficie: filtros de paso de banda, líneas de retardo, filtros de paso de banda para televisión, sintetizadores de frecuencia, un amplificador de ondas acústicas de superficie como una lámpara de ondas viajeras, un transistor de inyección acústica , una transferencia de carga de ondas acústicas dispositivo, convólveres y correladores por efecto acustoeléctrico transversal, lector de imágenes, dispositivos de memoria.

Historia

Acoustoelectronics se formó como una rama independiente de la electrónica en los años 60. Siglo XX, cuando se iniciaron intensas investigaciones relacionadas con el descubrimiento del efecto de amplificación de ondas acústicas por la deriva de electrones de conducción en cristales de sulfuro de cadmio. El rápido desarrollo de la acustoelectrónica fue causado por la necesidad de crear dispositivos simples, confiables y en miniatura para procesar señales de radio para equipos electrónicos de radio. Con la ayuda de dispositivos acustoelectrónicos, las señales se convierten en tiempo (retardo de señal, cambio en su duración), en frecuencia y fase (conversión de frecuencia y espectro, cambio de fase), en amplitud (amplificación, modulación), así como funciones más complejas , transformaciones (integración, codificación y decodificación, obtención de una función de convolución , correlación de señales ); en varios casos, los métodos acustoelectrónicos de conversión de señales son más simples (en comparación, por ejemplo, con los métodos electrónicos) y, a veces, los únicos posibles.

Las posibilidades de tal uso de dispositivos acustoelectrónicos se deben a la baja velocidad de propagación de las ondas acústicas (en comparación con la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas) y varios tipos de interacción de estas ondas con campos electromagnéticos y electrones de conducción en sólidos, así como baja absorción. de ondas acústicas en cristales (factor de alta calidad de los sistemas acústicos oscilatorios).

Los dispositivos acustoelectrónicos utilizan ondas acústicas de volumen y de superficie . Para la fabricación de dispositivos acustoelectrónicos, se utilizan principalmente materiales piezoeléctricos y estructuras en capas, que consisten en capas de piezoeléctricos y PE, así como ferroeléctricos, PE, que no tienen propiedades piezoeléctricas, etc.

En la mayoría de los dispositivos acústicos electrónicos, las señales eléctricas de alta frecuencia se convierten en ondas acústicas (excitación de ondas acústicas), que se propagan en el conducto de sonido y luego vuelven a convertirse en una señal de alta frecuencia (recepción de ondas acústicas). Para excitar y recibir ondas acústicas masivas, se utilizan principalmente transductores piezoeléctricos: placas piezoeléctricas (a frecuencias de hasta 100 MHz), transductores semiconductores piezoeléctricos (difusos o con una capa de bloqueo, en el rango de frecuencia de 50-300 MHz), transductores de película ( a frecuencias superiores a 300 MHz), y para la excitación y recepción de ondas acústicas superficiales (SAW) - transductores interdigitales .

Los primeros dispositivos en acustoelectrónica fueron dispositivos basados ​​en ondas corporales: líneas de retardo que retrasan señales en el rango de frecuencia de hasta 50 MHz y resonadores de cuarzo diseñados para estabilizar la frecuencia de los generadores. Más tarde se crearon los microscopios acústicos y los introscopios. Los más difundidos son los dispositivos acústico-electrónicos basados ​​en SAW, lo que se debe a las bajas pérdidas de conversión durante la excitación de las ondas, la capacidad de controlar la propagación de las ondas en cualquier punto del conducto de sonido (en la ruta de propagación de las ondas), así como la posibilidad de crear dispositivos con frecuencia controlada, fase y otras características. Estos dispositivos acustoelectrónicos incluyen:

En acustoelectrónica, la interacción de las ondas acústicas con los electrones de conducción en conductores y FC, así como en estructuras en capas, conduce a fenómenos como la amplificación electrónica o la absorción de ondas acústicas, etc. Estos efectos son la base del funcionamiento de varios dispositivos acustoelectrónicos: amplificadores acustoelectrónicos y generadores acustoelectrónicos, dispositivos de convolución y correlación de señales, desfasadores acustoelectrónicos, así como dispositivos de lectura, almacenamiento y registro de información, y similares.

La interacción de la luz y las ondas acústicas en medios condensados ​​es la base del funcionamiento de los dispositivos acústico-ópticos (deflectores, moduladores, filtros, etc.), cuyo uso permite controlar la amplitud, la polarización, la composición espectral de las señales ópticas. radiación, así como la dirección de su propagación.

Literatura

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