нижнее белье для полных
მედიცინის კვლევები

   Велика Радянська Енциклопедія

Посилення ультразвуку

   
 

Посилення ультразвуку в напівпровідниках (дрейфом носіїв струму), явище, яке у тому, що проходить по кристалу напівпровідника ультразвукова хвиля посилюється, коли швидкість дрейфу носіїв струму в напрямку хвилі перевищить фазову швидкість останньої. Фізичну природу У. у. найпростіше зрозуміти на прикладі кристала напівпровідника, що володіє п'єзоелектричним ефектом, = т. н. пьезополупроводніка (див. П'єзоелектрика ). Внаслідок п'єзоефекту проходить по кристалу пружна хвиля супроводжується електричним полем, яке взаємодіє з носіями струму в напівпровіднику = електронами и дірками . Це призводить до їх перерозподілу у просторі і утворенню області з підвищеною концентрацією носіїв = просторового об'ємного заряду. Якщо при цьому до зразка прикладено електричне поле Ed, створює дрейф об'ємного заряду зі швидкістю більшою, ніж фазова швидкість пружної хвилі с, то носії струму, обганяючи хвилю, віддаватимуть їй енергію, в результаті чого відбудеться посилення ультразвукової хвилі. Аналогічний процес відбувається в лампі біжучої хвилі. В напівпровідниках, що не володіють п'єзоефектом, взаємодія пружної хвилі з носіями струму здійснюється через деформаційний потенціал, тобто безпосередньо через взаємодію електронів з фононами , яке характеризує зміну енергії електрона в зоні провідності під дією пружної деформації решітки. Сила, що діє на електрон з боку деформованої решітки, пропорційна квадрату частоти хвилі w, тому У. у. у звичайних напівпровідниках ефективно тільки на гіперзвукових частотах w > 10 9 гц (див. Гіперзвук ).

На малих частотах, коли довжина вільного пробігу носіїв струму l багато менше довжини ультразвукової хвилі l , У. у. обумовлено об'ємним зарядом, тобто надзвуковим рухом локального "згустку" носіїв струму одного знака, утвореного самою хвилею, коли ж l / l >> 1 = електрони (або дірки) майже вільні, освіта об'ємного заряду не відбувається і посилення обумовлено когерентним випромінюванням фононів окремими носіями струму (подібно пучкової нестійкості в газорозрядної плазмі ).

Для У. в. у пьезополупроводящіх кристалах симетрія кристала і напрям поширення пружної хвилі повинні бути такими, щоб пружна хвиля з даною поляризацією супроводжувалася поздовжнім електричним полем, т.к. взаємодія носіїв струму в напівпровіднику найефективніше з поздовжньою компонентою вектора електричного поля хвилі. Посилення як подовжніх, так і поперечних хвиль може здійснюватися в пьезополупроводящіх кристалах CdS, CdTe, Zn0, GaAs, CdSe.

Основні труднощі використання В. у. на досвіді полягає в надмірному нагріванні зразків у режимі посилення. Щоб цього уникнути, досліди по В. в. зазвичай проводять в імпульсному режимі, прикладаючи до зразка дрейфовий поле тільки на час ультразвукового імпульсу. В пьезополупроводніках У. у. може досягати дуже великих значень, при цьому стають істотними нелінійні явища, що обмежують посилення. Практичне застосування У. у. можливо для створення активних ультразвукових ліній затримки , посилення коливань СВЧ (з використанням подвійного акустоелектричного перетворення), створення гіперзвукових випромінювачів і приймачів. Дослідження ефекту У. в. у напівпровідниках (особливо в сильному магнітному полі) дозволяє оцінити і виміряти ряд характерних параметрів і констант твердого тіла, зокрема досліджувати Фермі поверхню .


© Літ. см. при ст. Ультразвук .

© В. І. Пустовойт.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
енциклопедія  біляші  морс  шашлик  качка