Монолитный акустоэлектрический конвольвер

Монолитный акустоэлектрический конвольвер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к акустоэлектронике. Целью изобретения является расширение полосы пропускания и увеличение информационной емкости. Цель достигается путем соединения пьезополупроводниковой пластины 1 с поверхностью пьезоэлектрической пластины 6, коэффициент электромеханической связи которой больше, чем у пьезополупроводниковой пластины 1, встречно-штыревые преобразователи 5 расположены между контактирующими пластинами, а их толщины удовлетворяют неравенств а м hi Я ( ей- 1J/4 31гц, ,2, где ei, 71 и Ј2 , ife - соответственно диэлектрические проницаемости и коэффициенты электромеханической связи пьезополупроводниковой и пьезоэлектрической пластин; Я - длина акустоэлектрической волны. 1 ил. (Л с vj OJ ГО Јь С О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 03 Н 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

1 (21) 4813089/22 (22) 10,04.90 (46) 07.05.92. Бал. М 17 (71) Московский институт электронной техники (72) А. К. Мороча, P. Х, Тимеров и Л. Н.

Кравченко (53) 621.391.6(088.8) (56) М. R. Melloeh and R..S. Wagers. Controlled diode profiling for ОаАз зтг!р-coupled correlators. l ЕЕЕ Electron Device Letters, vol.

Е01=5, М 5, Мау, 1984.

Итоги науки и техники. Серия Электроника, 1987, т. 19, стр. 43. (54). МОНОЛИТНЫЙ АКУСТОЭЛЕКТРИЧ ЕСКИЙ КОН ОЛ Е (57) Изобретение относится к акустоэлектронике. Целью изобретения является рас„, Ы,, 1732430 Al ширение полосы пропускания и увеличение информационной емкости. Цель достигается путем соединения пьезополупроводниковой пластины 1 с поверхностью пьезоэлектрической пластины 6, коэффици- . ент электромеханической связи которой больше. чем у пьезополупроводниковой пластины 1, встречно-штыревые преобразователи 5 расположены между контактирующими пластинамн, а их толщины удовлетворяют неравенствам

hi > А,(@+ 1)/4 Ху, 1-1,2, гдЕ e1, 1 и, к2, р - соответственно диэлектрические проницаемости и коэффициенты электромеханической связи пьезополупроводниковой и пьезоэлектрической пластин; А — длина акустоэлектрической волны. 1 ил.

1732430

Изобретение относится к акустоэлектронике, а именно к нелинейным акустоэлектронным устройствам, и может быть использовано в системах радиолокации и связи для обработки сложных радиосигналов, Известна конструкция монолитного конвольвера, содержащая один встречноштыревой преобразователь (BLUR) и нелинейные элементы для свертки сигнала в виде диодной матрицы с общим омическим контактом на поверхности пьеэополупроводниковой подложки арсенида галлия . Недостатком указанного аналога является малая величина коэффициента электромеханической связи в арсениде галлия и отсюда недостаточная эффективность а кустоэлектрон ного преобразования, Вследствие этого снижаются полоса пропускания, информационная емкость, динамический диапазон и помехоустойчивость конвольвера.

Наиболее близким к изобретению является монолитный конвольвер, содержащий слоистый звукопровод пьезоэлектрик-пьезополупроводник с ВхОдным и ВыхОдным

BLUR и матрицей диодов Шоттки. В нем можно существенно повысить эффективность акустоэлектронного преобразования за счет того, что текстурированные пленки некоторых пьезоматериалов, например

ZnO, обладают большим коэффициентом электромеханичской связи. Однако ширина полосы пропускания ограничивается не только величиной коэффициента электромеханической связи, но и дисперсией сигнала при его распространении по звукопроводу.

Слоистая конструкция звукопровода в прототипе неизбежно приводит к дисперсии сигнала из-за соизмеримости толщины пьезоэлектрического слоя с длиной акустоэлектрической волны, распространяющейся по звукопроводу.

Целью изобретения является расширение полосы пропускания монолитного конвольвера и тем самым увеличение его информационной емкости.

Цель достигается тем, что в конструкции монолитного конвольвера вместо слоистого звукопровода используется скрытый акустоэлектрический канал, который создается благодаря приведению в акустический контакт двух пластин — пьезополупроводниковой и пьезоэлектрической. На поверхности первой. пластины создается диодная матрица с общим омическим контактом, Вторая служит для повышения эффективного коэффициента электромеханической связи В при контактной области, где размещаются ВШП.

20

40

55

Принципиально новой в изобретении .является идея использования границы акустического контакта двух пластин в качестве скрытого акустоэлектрического канала, в котором отсутствует дисперсия.

Акустический контакт обеспечивается лишь при соблюдении условия механической сплошности двух контактирующих сред. В теории упругости это условие сводится, как известно, к непрерывности механических смещений и напряжений на границе контакта двух упругих тел и означает, что упругая деформация составного тела происходит без проскальзывания его частей относительно друг друга.

В отличие от прототипа, у которого акустоэлектрический канал расположен на поверхности пьезополупроводниковой пластины, и в нем распространяется ПАВ релеевского типа, функционирование заявленного устройства основано на использовании особого типа волн — волн Стоунли. Для распространения волн типа Стоунли не требуется никаких особых ограничений на уп5 ругие характеристики двух контактирующих сред, если каждая из них, как в заявленном устройстве, обладает пьезоэлектрическими свойствами.

Таким образом, функционирование за0 явленного устройства основано на эффекте возбуждения и распространения акустоэлектрической волны типа волны Стоунли.

Такая волна может распространяться в плоскости контакта двух упругих пьезоэлектрических сред. Амплитуда волны максимальна в плоскости контакта, а ее ослабление

В глубь каждой из сред намного меньше, чем у ПАВ релеевского типа. Ограничения снизу на толщины пластин, указанные в формуле изобретения, связаны с законом экспоненциального ослабления амплитуды волны.

Одновременно акустический контакт должен обеспечить усиление электромеханической связи в слабом пьезополупровод5 нике за счет сильного пьезоэлектрика. Для этого необходимо, чтобы коэффициент электромеханической связи у пьезоэлектрика был больше, чем у пьезополупроводника, На чертеже изображен заявляемый монолитный акустоэлектрический конвольвер.

Он содержит пьезополупроводниковую пластину 1, общий омический контакт 2 к диодам Шоттки и контактные площадки 3 к нему, контактные площадки 4 к ВШП 5, пластину 6 пьезоэлектрика, контакты Шоттки 7, Пример 1 конструкции заявляемого конвольвера.

Заявляемый монолитный акустоэлектрический конвольвер содержит нелинейные элементы для свертки сигналов в виде мат5

20

30

50 рицы контактов Шоттки 7, обьединенных общим омическим контактом (управляющим электродом) 2 и выполненных на поверхности (001) пьезополупроводниковой пластины 1 арсенида галлия 1-типа толщиной h1=2 мм. Толщина удовлетворяет усл о ви ю hg> А (E< +1) /4 лц =1,5 мм, где A=13,1; rр=0,0037;1=5 мкм. На этой же пластине с противоположных сторон рабочей области диодов Шоттки размещены

ВШП 5. Пластина 1 приведена в акустический контакт с поверхностью пьезоэлектрической пластины 6 из сульфида кадмия толщиной hz=1 мм, которая удовлетв о р я е т усл о в и ю hz > k(a+1)/(4»

»stre)=0,56 мм, где е2 =44; р=0,032; т.е, ф > r/<, как и требует формула изобретения.

Ширина пластины 6 такая же, как у пластины 1, а ее длина немного меньше и выбрана так, чтобы контактные площадки не были закрыты. BLilCI выполнены на поверхности пластины 1 и закрыты сверху пластиной 6.

Пример 2 отличается от примера 1 тем, что пластина 6 сделана из ниобата лития У-среза и имеет толщину п=0,5 мм, которая удовлетворяет условию hz> А(+1)/4 л р =16,6 мкм, где =9,02;rp =0,24;1=5 мкм.

Длина пластины 6 больше, чем у пластины 1. ВШП выполнены на пластине 6 и закрыты пластиной1.Контактные площадки расположены на открытой поверхности пластины 6.

Заявляемое устройство изготовляется следующим образом.

Матрица контактов Шоттки 7 с общим омическим контактом 2 и ВШП 5 создаются известными методами планарной технологии. Контактирующие поверхности пьезополупроводниковой и пьезоэлектрической пластин соединяются друг с другом любым из известных способов, обеспечивающих механическую сплошность контакта двух упругих сред, например диффузионной сваркой или склеиванием.

Входной сигнал в ВШП5преобразуется в акустоэлектрический сигнал, который распространяется в скрытом акустоэлектрическом канале, где расположены диодные контакты Шоттки 7 с общим управляющим электродом 2, Все диоды поддерживаются в обратно-смещенном состоянии при подаче надлежащего напряжения на управляющий электрод. Можно зафиксировать пространственное распределение потенциала акустоэлектрического сигнала, если одновременно открыть все диоды коротким импульсом напряжения прямого смещения. Поскольку время переключения диода Шоттки может быть порядка и менее 1 нс, то диодь заряжаются в соответствии с мгновенным значением потенциала под каждым из них, Если теперь на управляющий электрод подать сигнал той же частоты, что и входной, то с одного из ВШП можно снять сигнал его свертки, а с другого — сигнал его корреляции с ранее зафиксированным сигналом, Предлагаемое техническое решение в виде скрытого акустоэлектрического канала, служащего волноводом для акустоэлектрических волн типа волн Стоунли, обеспечивает отсутствие дисперсионных искажений входного сигнала и тем самым увеличивает ширину полосы пропускания и информационную емкость конвольвера. которые пропорциональны друг другу, Одновременно усиление акусгоэлектрической связи из-за включения в предлагаемую конструкцию пьезоэлектрической пластины 6 позволяет также увеличить динамический диапазон конвольвера и повысить его помехозащищенностьь.

Формула изобретения

Монолитный акустоэлектрический конвольвер, содержащий встречно-штыревые преобразователи и матрицу диодов Шоттки с общим омическим контактом, расположенную на поверхности пьезополупроводниковой пластины, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы пропускания и увеличения информационной емкости, указанная поверхность соединена с соблюдением механической сплошности с поверхностью пьезоэлектрической пластины, у которой коэффициент электромеханической связи больше, чем у. полупроводниковой пластины, причем встречно-штыревые преобразователи расположены между контактирующими пластинами, а их толщины удовлетворяют неравенствам

hi > A. (ei+1)/4 pi(i=12), где р, д1 и е2, гр — соответственно диэлектрические проницаемости и коэффициенты электромеханической связи пьезополупроводниковой и пьезоэлектрической пластин; Адлина акустоэлектрической волны.