к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Э Ю Я

Пьезополупроводники

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 частотыи 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

Гуревич В. Л., Теория акустических свойств пьезоэлектрических полупроводников, "ФТП", 1968, т. 2, в. И, с. 1557;
Пустовойт В. И., Взаимодействие электронных потоков с упругими волнами решетки, "УФН", 1969, т. 97, в. 2, с. 257;
Такер Дж., Рэмптон В., Гиперзвук в физике твердого тела, пер. с англ., М., 1975;
Гальперин Ю. М., Гуревич В. Л., Акустоэлектроника полупроводников и металлов, М., 1978.

В. В. Леманов

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира