Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
сделать стартовой добавить в избранное
Кефирный гриб на сайте www.za4et.net.ru

Физика Физика

Акустические свойства полупроводников

Ночник-проектор "Звездное небо и планеты", фиолетовый.
Оригинальный светильник - ночник - проектор. Корпус поворачивается от руки. Источник света: 1) Лампочка (от карманных фонариков) 2) Три
330 руб
Раздел: Ночники
Браслет светоотражающий, самофиксирующийся, желтый.
Изготовлены из влагостойкого и грязестойкого материала, сохраняющего свои свойства в любых погодных условиях. Легкость крепления позволяет
66 руб
Раздел: Прочее
Забавная пачка "5000 дублей".
Юмор – настоящее богатство! Купюры в пачке выглядят совсем как настоящие, к тому же и банковской лентой перехвачены... Но вглядитесь
60 руб
Раздел: Прочее

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Норильский Индустриальный Институт Кафедра физики Доклад: Акустические свойства полупроводниковВыполнил:Проверил: Норильск, 1998 План 1. КАК УСТРОЕН ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОЛУПРОВОДНИК 2. ПОГЛОЩЕНИЕ И УСИЛЕНИЕ ЗВУКА 3. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ УСИЛЕНИИ ЗВУКА 4. УСИЛЕНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ ШУМОВ И СВЯЗАННЫЕ С ЭТИМ ЯВЛЕНИЯ 5. ЗВУКОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ 6. Заключение 1. КАК УСТРОЕН ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОЛУПРОВОДНИК Мы уже говорили, что в полупроводниках имеет смысл изучать в первую очередь те акустические эффекты, которые обусловлены взаимодействием звука с электронами проводимости. Ведь именно небольшое число электронов проводимости отличает полупроводник от диэлектрика. Типичные концентрации электронов в тех случаях, которые нас будут интересовать, составляют 1011 - 1016 см-3. Рассмотрим акустические эффекты только в одном типе полупроводников, а именно в пьезоэлектрических полупроводниках. Акустические эффекты в них наиболее ярко выражены, лучше и подробнее всего исследованы. Пьезоэлектрики - это такие кристаллы, в которых под влиянием однородной деформации возникают дипольный момент, а значит, и электрическое поле, пропорциональные деформации. Наличие пьезоэлектрических свойств тесно связано с симметрией кристалла. Поясним это на модели ионной решетки, изображенной на рис. 1,а. На этом рисунке положительные попы закрашены. а отрицательные изображены светлыми кружками. Видно, что если эту решетку подвергнуть однородной деформации, то она не поляризуется (рис. 1,б). Рассмотрим теперь решетку, изображенную на рис, 2,а. Если эту решетку подвергнуть деформации растяжения в направлении, указанном стрелкой, то она поляризуется, поскольку «центры тяжести» положительных и отрицательных ионов при этом сдвигаются друг относительно друга (рис. 2, б, в). Наоборот, если поместить такую решетку в однородное электрическое поле, она деформируется. Деформация кристалла, пропорциональная приложенному электрическому полю, называется прямым пьезоэлектрическим эффектом; возникновение электрической поляризации при деформации — обратным пьезоэлектрическим эффектом. Пьезоэлектрический эффект существует в целом ряде полупроводников — CdS, Z 0, GaAs, I Sb, Те и др. Большинство опытов, в особенности на первом этапе, было проведено на CdS — этот полупроводник является довольно сильным пьезоэлектриком и в то же время фотопроводником (т. е. изменяет свою проводимость при освещении). Поэтому в нем, как уже говорилось, легко можно отделять электронные эффекты. Если в пьезоэлектрике распространяется звук, т. е. волна деформации, то она сопровождается электрическими полями, обладающими пространственной и временной периодичностью звуковой волны. Эти поля продольные, т. е. параллельные направлению распространения звука. Можно сказать, что в пьезоэлектриках всякая звуковая волна сопровождается волной продольного электрического поля (мы его будем называть пьезоэлектрическим полем). В качестве оценки напряженности этих полей можно привести следующую цифру: при распространении звука в таком сильном пьезоэлектрике, как CdS, при плотности потока звуковой энергии S порядка 1 Вт/см2 амплитуда напряженности переменного поля может достигать нескольких сотен вольт на сантиметр.

Выясним теперь, как влияет пьезоэлектрический эффект на распространение звука в пьезодиэлектриках. Пусть продольный или поперечный звук распространяется в пьезодиэлектрике вдоль оси симметрии кристалла, которую назовем осью ОХ. Деформация в такой волне характеризуется величиной du/dx, где и{х) — смещение точки кристалла в звуковой волне. В непьезоэлектрическом кристалле при такой деформации возникает упругое напряжение S: S = ? du/dxгде К — модуль упругости. Это соотношение выражает известный закон Гука. В пьезоэлектрике, как мы видели, при деформации возникает дипольный момент, на который действует электрическое поле Е. В результате при наличии поля Е в пьезоэлектрнке упругое напряжение равно: S = ? du/dx ?E (1)где ? — так называемый пьезоэлектрический модуль. Кроме того, при деформации в пьезоэлектрике возникает дополнительная поляризация. Соответственно в обычном соотношении, связывающем электрическую индукцию D с напряженностью поля Е (D=?E, где ? — диэлектрическая проницаемость), появляется дополнительный член — 4л? du/dx. Для вычисления скорости звука в пьезодиэлектрике достаточно соотношение (1) и соотношение между D и Е подставить в уравнение теории упругости: ? d2u/d 2 = ds/dx (? — плотность кристалла) и в уравнение Пуассона dD/dx = 0 (диэлектрик!). В результате несложных преобразований получается величина: ?d = ? ? / ? (1 ?)Ѕ , ? = 4?І/? (2) Первое слагаемое в выражении для ?d дописывает вклад от близкодействующих упругих сил, которые существуют и в непьезоэлектриках. Второе обусловлено .дополнительными квазиупругими силами, связанными с пьезоэлектрическими полями. Таким образом, роль пьезоэлектрического эффекта определяется величиной ? , которую мы назовем коэффициентом пьезоэлектрической связи. В большинстве известных пьезоэлектрических полупроводников ? не превышает 0,1. Поэтому величину ? можно считать малым параметром теории, что мы и будем делать в дальнейшем. Так, вместо (2) имеем: ?d = ?0(1 ?/2), ?0 = ? ? / ? Обратимся теперь к пьезополупроводникам. Как взаимодействуют электроны проводимости с пьезоэлектрическим полем? Предположим сначала, что звук «замер» — создана периодическая в пространстве статистическая деформация: u(x) = u0 cos qx.В пьезодиэлектрике из уравнения Пуассона мы сразу бы получили: E = 4? du/dx ?. Электрический потенциал поля ? был бы при этом равен (Е = — d?/dx). ?0 = 4?u / ? А что будет с электронами в полупроводнике? Они перераспределятся в пространстве, стремясь стечь с потенциальных «горбов» и заполнить потенциальные «ямы». При этом уменьшится первоначальный потенциал (?0, или, как говорят, произойдет его экранирование электронами проводимости. Поэтому первый вопрос, который следует решить: как перераспределяются электроны в поле потенциала и каким образом они его будут экранировать? Для решения этого вопроса следует выяснить, как нужно описывать движение электрона в поле звуковой волны. Это существенно зависит от того, какова величина соотношения между длиной звуковой волны 2л/q и длиной l свободного пробега электронов — какова величина параметра ql. Этот параметр играет центральную роль в теории акустических свойств проводников; при различных его значениях электроны по-разному взаимодействуют со звуком.

Обычно в пьезоэлектрических полупроводниках ql «1, поэтому пока ограничимся рассмотрением этого случая. В чистых металлах при низких температурах может выполняться противоположное неравенство. Об этом пойдет речь в следующей главе. Условие ql «1 означает, что на расстояниях порядка длины звуковой волны электрон успевает много раз столкнуться. В процессе столкновений устанавливается равновесное распределение электронов — электроны лишены индивидуальности, и их можно описывать как объемный заряд, характеризуемый электропроводностью о и коэффициентом диффузии D. В результате плотность тока j можно записать в виде: j = ? (- d?/dx) – e D d /dxгде — концентрация электронов. В стационарном состоянии плотность тока j в отсутствие внешнего электрического поля должна обращаются в нуль. Потому – 0 = - ? / e D ,где 0 - равновесная концентрация электронов. Если это выражение подставить в уравнение Пуассона, имеющее в полупроводнике вид: dD/dx = 4?( – 0)e ,и использовать выражение для D, то сразу получим: ? = ?0 (qR)2 / (1 ((qR)2) (3)Здесь - радиус экранирования Дебая — Хюккеля, равный R = ? ?D/4? = ? ?/4?eІ 0 (4)(? — температура, ? — постоянная Больцмана). Таким образом видно, что степень экранирования пьезоэлектрнческого потенциала определяется соотношением между длиной волны 2?/q и радиусом экранирования R. Обычно говорят о дебаевском экранировании, когда речь идет, например, о кулоновском поле иона: поле «голого» заряда 1/r в результате экранирования приобретает вид: 1/r ехр(- r / R ), В данном же случае речь идет об экранировании пространственно-периодического потенциала. При qR «1 устанавливается почти полное экранирование, и ? « ?0. Наоборот при qR »1 перераспределение электронов в пространстве почти не реагирует на коротковолновый звук. Соотношение (3) можно понять еще и следующим образом. В стационарном состоянии имеет место равновесие тока проводимости (вызванного наличием поля) и диффузионного тока (вызванного перераспределением электронов в пространстве). Поэтому электроны перераспределяются тем в большей степени, чем больше отношение электропроводности к коэффициенту диффузии (т. е. чем меньше R при заданной величине q). В свою очередь, чем больше электронов перераспредели- лось в пространстве, тем более эффективно экранирование затравочного потенциала ?0. Приведем характерные значения радиуса экранирования в типичных случаях. В CdS при комнатной температуре и 0 = 1012 см-3 R = 5 10-4 см: при 0 =1014 см-3 R = 5 10-5 см. Учтем теперь, что бегущая звуковая волна не стоит на месте, а распространяется по кристаллу, создавая электрическое поле, меняющееся в каждой точке кристалла с частотой звука ?І. Поэтому возникает вопрос, за какое же время устанавливается статическая картина экранирования, описанная выше. Таким характерным временем является максвелловское время релаксации: ? = ?/4? Оно обратно пропорционально электропроводности ?, что естественно: ведь именно благодаря процессам электропроводности электроны проводимости могут перераспределяться в пространстве. Если величина ? мала, то за период звука статическое экранирование успевает установиться почти полностью, и картина пространственного распределения электронов мало отличается от той, которая была бы в статическом случае.

С повышением влажности плотность Д. увеличивается. Часто для расчётов используют показатель, не зависящий от влажности, — условную плотность: где m0 — масса образца при W = 0, vmax — объём при W > Wпг.   Удельная теплоёмкость Д. практически не зависит от породы и может быть найдена по диаграмме (рис. 6). Коэффициент теплопроводности l зависит от температуры, влажности, породы (плотности), направления теплового потока и определяется по формуле l = lном × kr × kx, где lном — номинальное значение коэффициента теплопроводности, а кr и kx — коэффициенты, учитывающие значение условной плотности rусл и направление теплового потока в образце. lном определяется по диаграмме (рис. 7), а некоторые значения коэффициентов kr и kx приведены в таблицах 1 и 2. Температурные деформации Д. значительно меньше усушки и разбухания и обычно в расчётах не учитываются.   Некоторые электрические и акустические свойства Д. приведены в таблице 3. Д. хвойных пород с малой плотностью (ель) обладает высокими резонансными свойствами и широко используется в музыкальной промышленности.   Таблица 1. — Коэффициент kx Направление теплового потока kx Тангенциальное 1,0 Радиальное 1,05 Вдоль волокон   для кольцесосудистых лиственных пород 1,6   для остальных 2,2   Таблица 2. — Коэффициент кr rусл, кг/м3 кr rусл, кг/м3 кr 340 1,98 500 1,22 360 1,00 600 1,56 400 1,05 650 1,86   Механические свойства Д. наиболее высоки при действии нагрузок вдоль волокон; в плоскости поперёк волокон они резко снижаются

1. Акустические свойства полупроводников

2. Акустические свойства полупроводников

3. Законы фрактальных соотношений артикуляционных жестов и акустических свойств элементарных звуков речи

4. Хлорофилл: его свойства и биосинтез

5. Физико-механические свойства мёрзлых грунтов

6. Коллекторские свойства нефтеносных пластов. Их значение при определении запасов месторождения
7. Номинативные свойства мнгозначного глагола to carry
8. Дидактические свойства глобальной информационно-коммуникационной сети Интернет

9. Общие свойства приложений Office Pro 2000

10. Функция и ее свойства

11. Свойства усредненной функции с сильной осцилляцией

12. Технология производства низина. Антибиотические свойства низина

13. Строение, свойства опухолей

14. Морфофункциональная характеристика изменений антиадгезивных свойств брюшин в зависимости от состояния микроциркуляции

15. Растения, проявляющие адаптогенные свойства

16. Дидактические свойства глобальной информационно-коммуникационной сети Интернет

Шнуровка-бусы "Весна".
Эта простая, но интересная игрушка увлечет малыша! Цель игры - нанизать на шнурок все бусинки и сделать яркие бусы! Ребенку будет
321 руб
Раздел: Деревянные шнуровки
Подгузники-трусики для девочек Huggies DryNights, 8-15 лет, 9 штук.
Деликатная защита на всю ночь для детей от 4х лет, страдающих энурезом. Одноразовые Трусики Хаггис Драйнайтс для девочек 8-15 лет (30 - 47
427 руб
Раздел: Обычные
Тетрадь общая с магнитной закладкой "FLUOR. Желтый", В5, 120 листов, клетка.
Формат - В5. Закладка - ляссе. Внутренний блок - офсет, клетка. Обложка - мелованный картон. Скрепление - книжный переплет. Отделка -
418 руб
Раздел: Прочие

17. Улучшение свойств керамических материалов

18. Обзор методов получения пленок и их свойства

19. Алмазоподобные полупроводники

20. Сегнетоэлектрики, их свойства и применение

21. Физические свойства вакуумно-плазменных покрытий для режущего инструмента

22. Литография высокого разрешения в технологии полупроводников
23. 2. Особенности свойств резин как конструкционного материала
24. Эксплуатационные свойства автомобиля

25. Психологические черты, свойства и качества личности, необходимые для профессиональной деятельности социальному работнику

26. Пьезоэлектрики и их свойства

27. Фрактальные свойства социальных процессов

28. Фотоэлектрические свойства нитрида алюминия

29. Экспериментальные исследования диэлектрических свойств материалов (№30)

30. Реактивный двигатель и основные свойства работы тепловых машин

31. Свойства сплавов кремний-германий и перспективы Si1-xGex производства

32. Acoustic emission (Акустическая эмиссия)

Магнитный календарь "Мой первый календарь".
С помощью этого магнитного календаря ваш ребенок научится внимательно наблюдать за окружающим его миром, познакомится с природными
569 руб
Раздел: Игры на магнитах
Швабра "Бабочка".
Швабра "Бабочка" предназначена для уборки напольных покрытий.
490 руб
Раздел: Швабры и наборы
Рюмпочка.
РЮМПОЧКА - с каждой рюмкой мир становится светлее! Создайте яркое застолье, зарядитесь энергией и самые светлые стороны жизни откроются,
315 руб
Раздел: Бокалы, рюмки

33. Изучение поверхности полупроводника с помощью сканирующего электронного микроскопа

34. Физические свойства молока

35. Внутренний фотоэффект в полупроводниках

36. Свойства симметрии и закона сохранения

37. Свойства алюминия и его сплавов

38. Удивительные свойства воды
39. Вода и её свойства
40. Нефть, ее свойства

41. Исследование свойств хрома и его соединений

42. Свойства некоторых веществ в свете теории электролитической диссоциации

43. Химические свойства неметаллических элементов

44. Нитрид бора и его физико-химические свойства

45. Хитин-глюкановый комплекс грибного происхождения. Состав, свойства, модификации

46. Кислород. Его свойства и применение

47. Влияние поверхностного потенциала воды на реологические свойства дисперсных систем

48. Дендримеры. Синтез и свойства

Развивающая настольная игра "Читай-Хватай English", новая версия.
Игра помогает развить навык чтения английских слов. Правила чтения слов в английском языке совсем не такие, как в русском, поэтому детям
712 руб
Раздел: Классические игры
Стенд "Наши работы".
Стенд состоит из шапки (размером 67х10 см) с пластиковым карманом и самого стенда (размером 67х48 см), к которому крепятся 30 пластиковых
689 руб
Раздел: Демонстрационные рамки, планшеты, таблички
Звуковой плакат "Учимся читать - читаем по слогам".
Представляем Вашему вниманию уникальную новинку — развивающие звуковые плакаты, которые содержат стихотворения, занимательные и
643 руб
Раздел: Электронные и звуковые плакаты

49. Психологические свойства личности (темперамент, характер, способности) в профессиональной деятельности менеджера

50. Типологические свойства изолирующих языков

51. Исследование свойств прямоугольного тетраэдра

52. Исследование звука. Основные свойства слуха человека».

53. Дуалистические свойства математики и их отражение в процессе преподавания

54. Некоторые свойства многогранника. Задачи о P-медиане
55. Экспериментальное исследование взаимодействия упругих волн в акустическом резонаторе.
56. Целебные свойства соков

57. Свойства скелетной мышцы

58. Бальнеологические свойства минеральных вод бассейна р. Налычева

59. Литература - Гигиена (ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ)

60. Литература - Гигиена (Гигиеническое значение, состав, свойства атмосферного

61. Анализ ассортимента и потребительских свойств стеклянной посуды

62. Порошковая металлургия и свойства металлических порошков

63. Удивительные свойства упаковочной пленки

64. Ближнее акустическое поле импульсной струи

Противомоскитная сетка, 100х220 см, бежевая.
Материал изготовления: полиэстер 100%, плотность 58 гр/кв. метр. В комплект входят кнопки и двусторонний скотч для крепления к дверному
425 руб
Раздел: Сетки противомоскитные
Фломастеры утолщенные "Jumbo", 24 цвета.
Фломастеры, вентилируемый колпачок, утолщенный трехгранный корпус. В наборе: 24 цвета.
515 руб
Раздел: 13-24 цвета
Музыкальная шкатулка в форме трапеции.
Внутри шкатулки находится фигурка. При заводе шкатулки, фигурка кружится и звучит приятная мелодия. Размер: 13х16х9 см. Шкатулка
697 руб
Раздел: Шкатулки музыкальные

65. Химико-аналитические свойства ионов p-элементов

66. Свойства фотона

67. Гравитация и геометрические свойства пространства

68. Необратимость - свойство реальных процессов. Статистический характер энтропии

69. Разработка сенсора на поверхностно-акустических волнах

70. Полимерные электреты, их свойства и применение
71. Свойства портландцемента
72. Свойства алюминия

73. Углеродные нанотрубки: их свойства и применение

74. Свойства машиностроительных материалов

75. Осуществление межпредметных связей в процессе изучения темы физики 10 класса "Свойства твердых тел"

76. Развитие у дошкольников представлений о сохранении свойств объектов

77. Влияние водорода на свойства стали

78. Свойства человеческой памяти

79. Некоторые психологические свойства и особенности интернет как нового слоя реальности

80. Строение, функционирование и свойства центральной нервной системы человека

Фоторамка Crystocraft "Бабочка", 10x19 см.
Цвет: золотистый. Материал: сталь. Размер: 10x19 см. Товар не подлежит обязательной сертификации.
383 руб
Раздел: Прочие
Набор перьев для каллиграфии, 5 штук.
В наборе: 5 перьев (для рисования, орнамента, плаката, шрифта и перо с круглым острием).
442 руб
Раздел: Прочее
Настольная игра "Для тебя".
Романтическая игра для влюбленной пары. Игроки получают по конверту с 15 заданиями. Каждое из них — это сюрприз для второй половины — фант
590 руб
Раздел: Игры для взрослых (18+)

81. Психодиагностические методики исследования личности и ее свойств

82. Речь, ее основные функции и свойства

83. Исследование cвязи типа высшей нервной деятельности и свойств темперамента

84. Психодиагностические методы изучения свойств личности

85. Психодиагностика свойств личности

86. Свойства стоячих волн
87. Социальные процессы и их фрактальные свойства
88. Влияние температуры окружающей среды на свойства сварного шва

89. Потребительские свойства косметических товаров и факторы их формирования

90. Анализ ассортимента и потребительских свойств стеклянной посуды

91. Взаимодействие электронов с поверхностными акустическими волнами

92. Кристаллы и их свойства

93. Некоторые характеристики и свойства микрообъектов

94. Приборы с акустическим переносом заряда

95. Электрические свойства сплавов типа твердых растворов

96. Кристаллизация, структурно-химическое модифицирование и адсорбционные свойства цеолитов. (физхимия)

Домик игровой.
Игрушка из пластмассы. Предназначена для игры на свежем воздухе. Замечательный домик высокого качества, будет радовать ваших детей и вас
9084 руб
Раздел: Домики и комплексы
Шар магический "Счастливая восьмерка", 10 см.
Магический шар - шар ответов, шар предсказаний — это игрушка, с помощью которой можно узнать ответ на любой вопрос. Магический шар 8
501 руб
Раздел: Прочее
Брелок аварийный, для автомобилиста (арт. TD 0395l).
Аварийный брелок для автомобилиста повысит уровень Вашей безопасности на дороге. Он не поможет избежать столкновения и не уберет с дороги
310 руб
Раздел: Металлические брелоки

97. Экспериментальные исследования диэлектрических свойств материалов.

98. Физические свойства фуллеренов

99. Свойства личности, психофизическая и стрелковая подготовленность курсантов юридического института

100. Анализ фотографических свойств фотопленок


Поиск Рефератов на сайте za4eti.ru Вы студент, и у Вас нет времени на выполнение письменных работ (рефератов, курсовых и дипломов)? Мы сможем Вам в этом помочь. Возможно, Вам подойдет что-то из ПЕРЕЧНЯ ПРЕДМЕТОВ И ДИСЦИПЛИН, ПО КОТОРЫМ ВЫПОЛНЯЮТСЯ РЕФЕРАТЫ, КУРСОВЫЕ И ДИПЛОМНЫЕ РАБОТЫ. 
Вы можете поискать нужную Вам работу в КОЛЛЕКЦИИ ГОТОВЫХ РЕФЕРАТОВ, КУРСОВЫХ И ДИПЛОМНЫХ РАБОТ, выполненных преподавателями московских ВУЗов за период более чем 10-летней работы. Эти работы Вы можете бесплатно СКАЧАТЬ.