Пьезополупроводники. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Пьезополупроводники - пьезоэлектрические материалы, обладающие полупроводниковыми свойствами. К пьезополупроводникам относятся полупроводники, деформирование к-рых сопровождается возникновением электрич. поля (электрич. поляризации), пропорционального величине деформации (прямой пьезоэлектрич. эффект). Под действием электрич. поля в пьезополупроводнике возникают внутр. механич. напряжения, пропорциональные электрич. полю E (обратный пьезоэлектрич. эффект) (см. Пьезо-электрики).

Пьезополупроводники являются представители разл. групп полупроводниковых материалов. К ним относятся элементарные полупроводники (Те, Se), соединения группы A^IIIB^V (GaAs, GaP, InSb и др.), группы A^II B^VI (GdS, ZnO, ZnS и др.). Пьезоэлектрич. свойствами обладают SiC, соединения группы A^IVB^VI(GeTe, SnTe и др.), к-рые одноврем. характеризуются и сегнетоэлектрич. свойствами (см. Сегнетополупроводники). К пьезополупроводникам могут быть отнесены также высокоомные пьезоэлектрич. материалы с примесной проводимостью, напр. группа германосилленита (Вi₁₂GеО₂₀). Кристаллы этой группы обладают собств. фотопроводимостью ,могут быть легированы разл. примесями; их примесная проводимость s ~ 10^-8 - 10^-7 Ом^-1·см^-1.

В табл. для некоторых пьезополупроводников приведены пьезоэлектрич. коэф. (пьезомодули)

ширина запрещённой зоны

и диэлектрич. проницаемость e. Важной характеристикой пьезополупроводника является коэф. эл--механич. связи К. Величина K² показывает, какая доля энергии упругой деформации (злектрич. энергии) может превратиться в электрич. энергию (энергию упругой деформации) за счёт пьезоэлектрич. взаимодействия. Коэф. эл--механич. связи зависят от направления электрич. поля, от возбуждаемой упругой моды и сильно меняются от кристалла к кристаллу.

Распространение акустич. волн в пьезополупроводниках сопровождается возникновением электрич. полей, с к-рыми могут взаимодействовать свободные носители заряда. Это имеет место как для тепловых фононов, так и для когерентных УЗ-волн, вводимых в кристалл извне. В последнем случае наблюдаются эффекты, обусловленные акустоэлектронным взаимодействием. К наиб. важным из них относятся акустоэлектрический эффект и усиление УЗ-волн дрейфом свободных носителей заряда. Акустоэлектрич. эффект представляет собой возникновение пост. электрич. тока или эдс в пьезополупроводниках при распространении в нём бегущей УЗ-волны. Этот эффект связан с пространств. группировкой свободных электронов (дырок) в электрич. полях УЗ-волны, с увлечением их волной и с передачей импульса от волны к электронам (см. Увлечение электронов фононами). Плотность акустоэлектрич. тока где

- коэф. электронного поглощения, m - подвижность электронов, I - интенсивность УЗ-волны; u_s - скорость звука. В разомкнутой цепи возникает акустоэдс U=j/s (s - электропроводность пьезополупроводника). В пьезополупроводниках с большой константой эл--механич. связи акустоэдс при I ~ 1 Вт/см² может достигать неск. единиц В/см. Если к пьезополупроводнику приложено пост. электрич. поле Е, в к-ром скорость дрейфа электронов

то происходит усиление УЗ-волны. Коэф. усиления пропорционален K² и зависит от соотношения частоты УЗ, т. н. максвелловской частоты

и диффузионной частоты

, где D - коэф. диффузии. В области частот w/2p = 100-500 МГц коэф. усиления может достигать 100 дБ/см.

Высокоомные пьезополупроводники применяются в качестве пьезоэлектрических преобразователей для генерации и приёма УЗ, в ультразвуковой дефектоскопии, в акустических линиях задержки, акустооптич. устройствах (см. Акустооптика). Использование акустоэлектронного взаимодействия в пьезополупроводниках позволяет создавать усилители УЗ-волн, фазовращатели и преобразователи частоты, устройства аналоговой обработки радиосигналов (функции свёртки, корреляции и др.).

Литература по пьезополупроводникам

Знаете ли Вы, что, как и всякая идолопоклонническая религия, релятивизм ложен в своей основе. Он противоречит фактам. Среди них такие:

1. Электромагнитная волна (в религиозной терминологии релятивизма - "свет") имеет строго постоянную скорость 300 тыс.км/с, абсурдно не отсчитываемую ни от чего. Реально ЭМ-волны имеют разную скорость в веществе (например, ~200 тыс км/с в стекле и ~3 млн. км/с в поверхностных слоях металлов, разную скорость в эфире (см. статью "Температура эфира и красные смещения"), разную скорость для разных частот (см. статью "О скорости ЭМ-волн")

2. В релятивизме "свет" есть мифическое явление само по себе, а не физическая волна, являющаяся волнением определенной физической среды. Релятивистский "свет" - это волнение ничего в ничем. У него нет среды-носителя колебаний.

3. В релятивизме возможны манипуляции со временем (замедление), поэтому там нарушаются основополагающие для любой науки принцип причинности и принцип строгой логичности. В релятивизме при скорости света время останавливается (поэтому в нем абсурдно говорить о частоте фотона). В релятивизме возможны такие насилия над разумом, как утверждение о взаимном превышении возраста близнецов, движущихся с субсветовой скоростью, и прочие издевательства над логикой, присущие любой религии.

4. В гравитационном релятивизме (ОТО) вопреки наблюдаемым фактам утверждается об угловом отклонении ЭМ-волн в пустом пространстве под действием гравитации. Однако астрономам известно, что свет от затменных двойных звезд не подвержен такому отклонению, а те "подтверждающие теорию Эйнштейна факты", которые якобы наблюдались А. Эддингтоном в 1919 году в отношении Солнца, являются фальсификацией. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.