CS216884B1 - Akusto-elektrický měnič kapacitného typu - Google Patents

Description

Vynález rieši problém náhrady organickej fólie vrstvou chalkogenidového amorfného materiálu v akusto-elektrickom měniči kapacitného typu. Sklá na báze selénu (Se), arzénu (As), a siry (S) sa vyznačujú schopnosťou akumulovat náboj a udržať si dlhšiu dobu polarizovaný stav. Takáto vrstva mó' že nahradit elektretovú vrstvu v akustoelektrictoom měniči pri zachovaní jeho funkčných vlastností. Vrstvu možno nanášať napařením vo vákuu.

1

s 21(1 884 216 884 (54) Akusto-elektrický měnič kapacitného typu 1

Vynález sa týká využitia amorfných chalkogenidových materiálov v elektrostatických akusto-elektrických meničoch pre generáciu ,a detekciu ultrazvuku.

Elektrostatické akusto-elektrické meniče sa v poslednom desaťročí mimoriadne zlepšili použitím polarizovatelných fólií — elektretmi. Akumuláciou náboja vzniká vo fólii trvalá polarizácia a pri použití takejto polarizované) fólie nie je potřebné privádzať napátie na měnič a pole medzi elektrodami dosahuje hodnot 106 V/m a viac. Oproti piezoelektrickým snímačom majú takéto na báze elektretov zhotovené meniče přednosti najma v 1'ahkej tvarovatefnosti, v přípravě velkoplošných meničov, mozaikových štruktúr a podobné. Jedná sa však o organické fólie a ich technologie přípravy neumožňuje, aby sa zhotovovali priamo pri výrobě akusto-elektrického systému.

Nedostatky doterajšieho stavu techniky možno odstrániť akusto-elektrickým meničom kapacitného typu, ktorého podstata spočívá v tom, že medzi elektrodami meniča je vytvořená amorfná chalkogenidová vrstva pre vytvorenie elektrického pofa akumuláciou náboja, pričom amorfná chalkogenidová vrstva je oddělená od elektrod dielektrickou vrstvou.

Nahradením elektretovej vrstvy v akustoelektrickom měniči vrstvou chalkogenidového materiálu sa zachovajú funkčně vlastnosti meniča a dosiahnu sa prevádzkové a výrobně výhody. Hlavnou přednostou použitia amorfných chalkogenidových vrstiev je možnost realizácie napařením vo vákuu. Takýto výrobný postup umožňuje přípravu vrstiev i velmi tenkých a preto pracujúcich s menším elektrickým potom. Výhodou je, že táto technológia je rovnaká ako sa používá v mikroelektronike a preto možno akustoelektrické meniče s chalkogenidovou vrstvou zhotovit priamo v integrovaných systémoch. Amorfně chalkogenidové vrstvy sú sklovité materiály a vyznačujú sa menšími akustickými stratami ako organické fólie a sú preto vhodné i pre vyššie frekvencie.

Hlavnou přednostou navrhnutého meniča je možnost jeho realizácie v mikroelektronike obvyklou technológiou naparováním vo vákuu alebo nastavením. Měnič tohto typu možno však zhotovit i nalepením práškového materiálu medzi elektródy pri použití vhodného pojidla. Nevýhodu, postupná depolarizáciu, možno odstrániť vhodným elektrickým zapojením. Sklovité vrstvy sa vyznačujú menšími akustickými stratami než organické fólie a frekvenčný rozsah ich použitia je preto oveía vyšší.

Na připojených obrázkoch sú znázorněné tri možné usporiadania meniča s použitou chalkogenidovou vrstvou. Na obr. 1 je systém s dvomi blokujúcimi elektrodami, na 2 obr. 2 je systém s jednou blokujúcou elektrodou a na obr. 3 je systém s práškovým chalkogenidom. V konkrétnom experimentálnom převedení bolí vyskúšané chalkogenidové materiály selén (Sej, síra (S), sirník arzenitý (As2S3) a iselenid arzeoitý (AS2Se3) v systémoch vhodných pre generáciu ultrazvuku. Systémy bolí vytvořené rovinnými vrstvami o ploché 0,25 cm2 a pritmelené ku vzorke, do ktorej sa zavádzal alebo ňou privádzal ultrazvuk o frekvencii 13,6 MHz. Akustoelektrické meniče bolí odskúšané v troch prevedeniach líšiacich sa kombináciou dielektrika a príslušnej vrstvy. V převedení podía obr. 1 bolí dieleiktrické vrstvy 2 tvořené křemičitými sklami o hrúbke 150 μΐη. Chalkogenidová vrstva 3 hrůbky 10 um bola napařená na jedno zo skiel. Elektródy 1 boli přítlačné, hliníkové. V systéme podfa obr. 2 bol na jednu zo zinkových (Znj elektrod 1 natavený chalkogenid 3 zbrúsený na hrůbku 100 μϊα. Dielektrická vrstva 2 bola tvořená sfudou o hrúbke 20 ,um. V systéme podfa obr. 3 bol práškový chalkogenid zmiešaný s izolačným lakom 4 a nanesený medzi dielektrické vrstvy (sklo), 2, ktorých hrúbka bola 150 μηι. Elektródy 1 boli přítlačné.

Takto vytvořené systémy boli spolarizované připojením k zdrojů jednosměrného napatia 100—500 V. Polovodičové chalkogenidové sklá na báze selenu Se, arzénu As a síry S sa vyznačujú schopnostou akumulovat náboj a udržať si takto dlhšiu dobu polarizovaný stav. Táto .vlastnost je rozdielna podfa typu zlúčeniny (sírnCk arzenitý As2S3, selenid arzenitý As2Se3 a podobné) a podfa čistoty materiálov a technológie přípravy. K akumulácii náboja dochádza vždy, ak aspoň jedna z elektrod je blokujúca elektroda znemožňujúca transport nositefov náboja v polovodiči. Vo vonkajšom elektrickom poli takto vznikne elektrická dvojvrstva. Vzhfadom na přítomnost hlbokých záchytných centier zánik dvojvrstvy je pomalý a podfa typu a kvality vrstvy móže trvat niekofko minut až niekofko dní. Procesy polarizácie a depolarizácie je možné urýchliť svetlom a teplom. Po odpojení polarizačného napátia je měnič připravený k činnosti a připojením k vysokofrekvenčnému zdrojů generuje ultrazvuk. Optimálny režim meniča v impulznej prevádzke možno dosiahnút komutáciou jednosměrného napatia. Vtedy sa pole vo vzorke skládá s vonkajším potom a pri rovnakom vysokofrekvenčnom napatí sa bude generovat dvojnásobné velká amplitúda ultrazvukové] vlny. Pre pripojenie meniča ku zdrojů vysokofrekvenčného napatia alebo k přijímačů platia rovnaké podmienky ako pri všetkých meničoch kapacitného typu. Do- 216 884 3 siahnutá účinnost je rovnaká ako u tenkovrstvových meničov kapacitného typu s dielektrickou vrstvou trvale polarizovanou jednosměrným napatím.

Okrem uvedených sposobov možno na tomto principe zhotovit i meniče pre iné frekvenčně oblasti. Pri vhodnej vol'be hrůbky vrstiev možno činnost meniča pre daný případ optimalizovat 4

Akusto-elektrický měnič s chalkogenidovou vrstvou možno využit s výhodou pri konštrukcii oneskorovacích vedení v mikroelektronike, pri zhotovovaní zložitých mozaikových struktur na zobrazovanie akustických polí, na výrobu tvarovaných meničov v hydroakustike a podobné.

Claims (1)

1. PREDMET VYNÁLEZU Akusto-elektrický měnič kapacitného typu vyznačujúci sa tým, že medzi elektrodami meniča (1) je vytvořená amorfná chalkogenidová vrstva (3) pre vytvorenie elektrického pol'a akumuláciou náboja, pričom amorfná chalkogenidová vrstva (3) je od delené od elektrod (lj dielektrickou vrst· vou (2). 1 výkres

   SOUP 134-84