Способ усиления поверхностных акустических волн

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Своз СоветскихСоцналмстмцеснйхРеспублик(6) Дополнительное к авт. свиа-ву(22) Заявлено 11,04,77 Я 21) 2475521/18 М, Кл.НОЭ Н 3/О с присоединением за Госудвротвеииый комитет Соаата Миниетров СССР но делам изооретений н открытийритет 3) Опубликовано 05,10,78 Бюллетень 37 (53) УДК5) Дата опубликования описания 14.08.781(0(54) СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ПОВЕРХН АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН ТНЫ тся к области вкус бить использова"елей ВЧ и СВЧ ко. Изобретениетоэлектроникино при созданилебаний.Известен с щения верхней гран мых честот, потокческого заряда фор точного пучка в параллельно повер ицы полосы уснливаеосителей электримнруют в виде ленвакууме, напр авипот ости пьезокристалла направления рвспрост- ой акустической волаллельной поверхности определяемый соотможет сидит отклоняют его от апенин поверхностипособ усиления поверхностлых охустлчоохлх волн1 ПАВ 1Поверхностные акустические волны возбуящатот в кристалле с сильно выраженными пьезосвойстввми, а поток носителей заряда формируют в хорошем полупроводнике, причем область распространения ПАВ и область протекании тока разделены воздушным зазором толщиной порядка длины ПАВ.Указанный способ не позволяет усиливать колебании на частотах порядка 1 Ггц н выше, так как на этих частотах тол пава воздушного зазора должна составлять менее 3 мкм, что в наатоюпее время представляет значительные технологические трудности для реализации этого способа. Известен также способ усиления поверхностных акустических волн 2) заклвиаюптийся в том, что, с цельюувеличения средней мошноств сигнала и ловы Недостатком этого способа является то, что область углов, определяемая формулой, приведенной выше, и соответствутсщая усилению сигнала потоком электронов или легких ионов, очень узка 6 Е 0,5 ) и весьма критична к величине напряжения/ что может затруднить реализацию предложенного способа вследствие наличия теплового разброса скоростей в потоке и флуктуаций ускорщощего напряжения, Между тем расчеты показывают, что коэффициент усиления для электронов и легкихионов существенно больше, чем для тяжелых Ионов, Гак, например, для пучкаэлектронов с плотностью тока 50 мА/смнв частоте 100 МГц, удельное усиление(89,8о8,96 ), в то время,как для ионов Й 9 - с такой же плот-.ностью токе - 40 дБ/см в области углов (72 "- Ф"- 76 ), Поэтому очевидно, что рассматриваемый способ нелвпозволяет получать большие удельныеусилении вследствие невозможности формирования подходящего потока электронов (твк как тепловой разброс скоростей,соответствующий приведенному выше ин 15терввлу углов, возможен лишь прн темпервтуре квтодв Й 10 К),Белью предлагвемого изобретения является возможность увелллчения коэффициента усиления и повьшения верхней греИницы усиливвемых частог.Поставленная пель достигается тем,что поток носителей электрического заряда Формируют в скрещенных электрическом и магнитном полях в виде кри 25волинейного пучка в плоскости, нервллельной поверхности пьезоэлектрическогокристалле; при этом величины напряженностей скрещенных электрического и магнитного полей выбирают из соотношенияЯ 7 4стических волн, е также пара электродов 7, создвюшллх однородное электростатическое поле Е, параллельные поверхности пластины. На чертеже не показанамагнитная система, создающая магнитное поле В, перпендикулярное к поверхности пластины,Входной сигнвл поступает нв входнойэлектровкустический преобразователь 5,преобразуется в поверхностную вкустическую волну. Последняя, рвспрострвняясьевдоль поверхности пластины 4 по направлению к выходному преобрвзоветелю 6,взаимодействует (через электрическоеполе) с криволинейным потоком носителейзаряда, сформированным пушксй 2, электродами 7 и магнитным полем В. В резуль ате взаимодействия с выходного преобразоватгяя снимается усиленный электромагнитный сигнал. Например, еслииспользуется поверхность-срезакристалла Ь л И Ъ О, то для криволинейного пучка электоонов напряжеьностьэлектрического поля Е=.ЗВ/см, в магнитного В=1000 Гс.Предлагаемый способ позволяет создать эФФективные усилители поверхностных акустических волн, тек как вследствие механизме диокотронного усиленияКПД такого усилителя довольно высок илежит в пределах 60-90%, Г г ггЯол езс ы/Приведенное соотношение является по существу условием сиихроиизм". между35 скоростями поверхностной акустической волны и скоростьло одной из гармоник циклотронной волны пространственного заряде криволинейного потока зараженных частиц (при ц Й, При и =О осуществляеч4 О ся синхронизм поверхностной акустической волны с дрейфовой скоростью потока заряженных частиц, При выполнении условий синхронизма происходит эффективное взаимодействие между волной про 45 странстаенного заряда и поверхностной акустической волной, результатом чего является усиление последней. Предлагаемый способ может бытьревлизоввн в усилителе поверхностныхЮакустических волн, конструкция которогосхематически представлена нв чертеже.Усилитель состоит из вакуумной обо-лочки 1, внутри которой размещены элек 55тронная или ионная.пушка 2 М гида,коллектор 3, пластине 4 из пьезоэлектрнческого материала с гладкой поверхностью,нв которойрвзмещенывходной 5 ивыход. иой 6 преобразователи поверхностных еку 66 Формуле изобретенияСпособ усиления поверхностных акустических волн, основанный нв взаимодействии направленйого потоке носителей электрического заряда с электрическим полем волны, бегущей по поверхности пьезоэлектрического кристалле, и синхронизации скорости потока носителей электрического зеряда и волны, о т л и ч ею щ и й с я тем что, с целью повыше- ви коэффициенте усиления и повышения верхней гранигы диапазона усиливеемых частот, поток носителей электрического заряда формируют и скрещенных электрическом и магнитном полях в виде криволинейного пучкав плоскости, парал- лельной поверхности пьезоэлектрического кристалла, при этом величины нвнряженкостей скрещенных электрического и меонитного полей выбирают из соотношениягде Е - напряженность электростатичес,кого поляВ - магнитная индукции;У - скорость поверхностной акустическойволны;С - скорость света в вакуумеЪ ЯЯдС Пв 5 ерхчостначаиуелриче "яая он Составитель Т, Панина хред А Алатырев Корре, Кравченко едактор О. Ивано Тираж 1087 Под рственного комитета Сов по делам изобретенийМосква, Ж 35, Раушская 5637/51ЦНИИПИ писноеета Министров СССи открытийнаб., д. 4/5 113035,ал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная 5 627557 6Я -круговая частота сигнала;И 012,Источники информации, прикрыв вовнимание при экспеотизе:1. ЬоМи К.М.,бНаа НХ,ЗЕЕ ТГоНЬ.МТТ, М 11, 1969, р, 912.2. Лвторское свидетельство СССРЯ -отношение заряда носителя к массеМ 9 546962, кл, Н 03 Н 3/02, 1975.