Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 104
Текст из файла (страница 104)
и акустич, нагрузок и применением согласующих устройств. Напр., для компенсации реактивного соыротивления преобразователя ыа резонансной частоте („, иногда параллельно ему подключ™ают компенсирующую индуктивность б такой величины, чтобы резонансная частота ЕС-контура совпала с (ю. Часто параллельный ЕС-контур одновременно выполняет роль трансформатора, согласующего активные составляющие сопротивлений излучателя и питающего его генератора или приемника и его электрической нагрузки.
Применяют и другие согласующие системы, напр. объемный резонатор на высоких частотах. При этом добротность согласующего устройства должна быть достаточно большой и но снижать эффектввности преобразователя. Электрич. потери в режиме одностороннего излучения на основной резонансной частоте характеризуются козфф.
ы, выраженным в децибелах: где И', — электрич. мощность, потребляемая излучателем от генератора, И'з — мощность акустич. излучения в звукопровод. В режиме приема при конечной величине сопротивления нагрузки Лы коэфф. электрнч. потерь где И' — акустическая мощность, забираемая пьезоприемннком из звуко- провода, И'я — злектрич. мощность, отдаваемая им в электрнч, нагрузку.
Если пьезоприймник согласован с акустич. нагрузкой и отражение упругой волны отсутствует, то И'„= И'„. Прн работе П. и. на высоких частотах возникает ряд особенностей, Так, зачастую, вследствие малой величины д, входное сопротивление преобразователя становится столь малым, что возникают трудности в согласовании его с внешними электрнч. цепями. Напр., у преобразователя продольных колебаний из Сдй площадью 1 см' на частоте 1 ГГц д = 2,3 мкм, и его входной имледанс представляет собой емкостное сопротивление 0,02 Ом, шунтированное активным сопротивлением в несколько Ом. Входное сопротивление преобразователя можно увеличивать, уменьшая его площадь Я, однако пря этом ухудшается направленность излучения, т. к.
поперечные размеры преобразователя становятся сравнимы с длиной УЗ-вой волны. В диапазонах УКВ и СВЧ используются элементы с распределенными параметрами, в объйме к-рых запасается электрич, и магнитная энергия. Поскольку высокоомный слой П. и. заыимает малую часть согласующего элемента, ыапр, объемного СВЧ-реаонатора, то лишь малая часть аапасаемой электрич. энергии окааывается сосредоточенной в этом слое и может быть использована для преобразования. В свою очередь, в механич. энергию преобразуется лишь часть запасенной в высокоомном слов злектрич. энергии, определяемая коэфф. алектромеханич. связи пьезополупроводника К.
Поэтому общий коэфф. преобразования оказывается небольшим, и для умеыьшения потерь на преобразование, а также для увеличения ширины полосы необходимо стремиться к увеличению К, фактора связи преобразователя с злектрич, согласующим устройством и добротности последнего. Хотя основным преимущестном П. и, является возможность получения тонкого высокоомного слоя в относительно толстом кристалле, толщина базовой части кристалла должна быть также по возможности малой, а его проводимость — большой, чтобы сопротивление бааового электрода было минимальным и не вносило боль- ПЬЕЗОЭЛЕКТРМКМ ших злектрич. потерь.
Дополнительный источник потерь обусловлен отсутствием резкой границы между слоями с большим и малым удельным электрич. сопротивлением. Б этом отношении пленочный преобразователь может превосходить преобразователь с диффузионным слоем, поскольку можно принять специальные меры, чтобы акцепторы высокоомного слоя не диффундировали в базовый электрод и переход сохраыялся резким.
В случае преобразователя с диффузионным слоем вид границы между слоямн с большим и малым удельным сопротивлением в значительной степени зависит от технологии изготовления. П. п. находят широкое применение в акустоэлэктропикэ, они используются в пассивных и активных УЗ-вых ликиях эадсрх ки, в пьезоэлектрических усилителях, фильтрах, а также при исследованиях распространения гиперзвука в веществе, в частности в исследовании электронфононного взаимодействия.
Нитх Фкэчческзя акустика, пов рея. У. Мээонз, т. 1, ч. Б, М., 1967; Г р к ш е ни о е. к., »Акуст. ж.», 1968, т. 14. хн 3, с. 385 †; 1969, т, 15, ЭВ 2, с. 212 †; М о р аз аз А. И. н Лр., Пьеэополувроволннкозые иреозразоезтелй в вх врнмененве,м.,1973; СоЛев М. О., Оогйоп Е. 1, 3. АРр!. Рьуз.», 1967, ч. 38, Ьз 5, р. 2346 — 44. Е, К. Гр )»Генко. ПЬЕЗОЗЛЕКТРИКИ вЂ” анизотропиые диэлектрики и полупроводники, обладающие пьеаозлектрич.
свойст- вамИ (см. Пьээоэлэктричэстэо). ХО- роша выраженный пьеаоэффект наблюдается у монокристаллов, лишенных центра симметрии, и у поляризованных сегнетовлектрич. поликристаллов — пьезокерамики. Эти П.имеют большое вначеыие в технике и испольвуются для изготовления пьезоэлектрических преобраэоэатэлей.
П., не имеющие кристаллич. структуры (нек-рые полимеры и органич, диэлектрики), имеют слабо выраженный пьезоэффект и пока мало применяются в электроакустике. Известно более 1500 различных по химнч. составу и свойствам кристаллич. П. Их классификация осуществляется прежде всего на основе кринадлежяости к тому илн иному классу симметрии кристаллич. системы, к-рая существенно определяет пьезозлектрич., диэлектрич. и механич. свойства кристалла. Для применения в технике наибольший интерес представляют следующие П.
Не полярные пьезозлектр и ни характеризуются, как правило, малыми значениями относительной диэлектрич. проницаемости е — 2,5 — 20 и пьезомодулей й -(2 — 5).10 'з КлвН и соответственно малым коэфф. злектромеханич. связи К вЂ” 0,1 — 0,2. Малые дизлектрич. потери и высокая механич. добротность (до 104), слабая зависимость свойств от темп-ры и давления благоприятствуют испольвованию этих П. в радиоэлектронике (электромеханич. фильтры н различные стабилизирующие устройства), а также в излучателях УЗ, работающих в области высоких частот (десятки МГц н выше). Наиболее важные представители неполярных П.— кварц, хлорат н бромат натрия, сульфат никеля, хлорид, бромид н иодид натрнн.
Нек-рые нз П. имеют относительно высокую электроннодырочную проводимость и образуют группу пьезоиолупроводников (напр., сульфид и селенид кадмия, германат висмута, окись цинка), к-рые применяются в акустоэлэктроиикэ в качЕстве материала для пьхэополупроэодпикоэих преобразователей. Полярные пьезозлектр и к и (пирозлектрики — см. Ыироэлектричэстэо) подразделяются на линейные пироэлектрнки и нелинейные (сэгкетоэлектрики).
Первые обладают собственным электрич. моментом, к-рый сохраняется при любых темп-рах, внешних электрнч, полях и механнч. напрнжениях вплоть до хнмич. распада, плавления, электрич. пробоя нлн разрушения кристалла. Дизлектрич. и пьезоэлектрич. постоянные у пировлектриков этой группы практически не аависят от злектрич. поля и механич. напряжений, как и у неполярных П., но, как правило, имеют более высокие значения е — 10 — 30 и й до 40*10-42 Кл/Н).
аиболее интересные их представители — турмалин, этилендиамннтартрат, тартрат калия, сульфат лития, Пьезоэффект при всестороннем сжатии и растяжении — одно нз еажыейших преимуществ этих кристаллов, к-рое ранее использовалось при созданин низкочастотных датчиков давленин. Сегнетовлектрикн отличаются от линейных пироэлектриков относительно малой устойчивостью состояния с отличнывг от нуля собствен- ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ным электрич.
моментом (спонтанной поляриаацией). Поэтому имеется возможность перевода кристалла в не- полярное состонние или изменеыия направления его поляриаации в результате изменения темп-ры, приложения внешнего поля или механич. напряжений. Сегиетоэлектрики обнаруживают заметные нелинейные свойства, т. е, зависимость параметров от внешних воздействий при относительно невысоких аначеииях электрич.
полей и мехаыич. напряжений. П. атой группы обладают весьма высокими относительными диэлектрич. проницаемостями (с — 10' †1) и пьезомодулями (д до 600 10 лэ Кл/Н), однако и большими, чем другие группы, электрич. и механич, потерями, а также заметной температурнон зависимостью свойств. Различают два вида сегнетоэлектриков — монокристаллы ы поляризоваыные полнкристаллы (иьагаиералика). Многие кз сегяетоэлектрич.
моно- кристаллов обыаруживают сильный пьезоэффект только после поляризации в электрич. поле, т. к. в обычном состоянии в них образуются области (домены) с противоположно направленными и взаимно компенсирующими друг друга электрич. моментами. Наиболее сильным пьезоэффектом обладают ссгнетова соль, дигидрофосфат калия и аммоыия, триглицин сульфат, сульфоиодид сурьмы. Обширная группа сегнетоэлектрич.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
