CS216884B1 - Accousto-electric converter of the capacitous type - Google Patents
Accousto-electric converter of the capacitous type Download PDFInfo
- Publication number
- CS216884B1 CS216884B1 CS538480A CS538480A CS216884B1 CS 216884 B1 CS216884 B1 CS 216884B1 CS 538480 A CS538480 A CS 538480A CS 538480 A CS538480 A CS 538480A CS 216884 B1 CS216884 B1 CS 216884B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- layer
- chalcogenide
- type
- electrodes
- capacitous
- Prior art date
Links
Landscapes
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
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 akumulovať náboj a udržať si dlhšiu dobu polarizovaný stav. Takáto vrstva mó' že nahradit elektretovú vrstvu v akustoelektrickom měniči pri zachovaní jeho funkčných vlastností. Vrstvu možno nanášať napařením vo vákuu.The invention solves the problem of organic substitution foil with chalcogenide amorphous layer material in an acoustic-electric capacitor converter type. Selenium-based glasses (Se) arsenic (As), and sulfur (S) are characterized by their ability accumulate charge and keep longer polarized state. Such a mó layer to replace the electret layer in acoustoelectric converters while maintaining its functional properties. The layer can be applied by steaming in vacuum.
Description
Vynález sa týká využitía amorfných chalkogenidových materiálov v elektrostatických akusto-elektrických meničoch pre generáciu a detekciu ultrazvuku.The invention relates to the use of amorphous chalcogenide materials in electrostatic acousto-electric transducers for the generation and detection of ultrasound.
Elektrostatické akusto-elektrické meniče sa v poslednom desaťročí mimoriadne zlepšili použitím polarizovatelných fólií — elektretmi. Akumuláciou náboja vzniká vo fólii trvalá polarizácia a pri použití takejte polarizovanej fólie nie je potřebné privádzať napatie 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 tvarovatelnosti, v přípravě velkoplošných meničov, mozaikových struktur a podobné. Jedná sa však o organické fólie a ich technologie přípravy neumožňuje, aby sa zhotovovali priamo pri výrobě akusto-elektrického systému.Electrostatic acousto-electric transducers have been greatly improved in the last decade by the use of polarizable foils - electrets. The accumulation of charge creates permanent polarization in the film and when using a polarized film, it is not necessary to apply voltage to the converter and the field between the electrodes reaches 10 6 V / m and more. Compared to piezoelectric transducers, such electret-based transducers have advantages in particular in their easy formability, in the preparation of large-area transducers, mosaic structures and the like. However, they are organic films and their preparation technology does not allow them to be made directly in the manufacture of the acoustic-electrical system.
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 pol'a akumuláciou náboja, pričom amorfná chalkogenidová vrstva je oddělená od elektrod dielektrickou vrstvou.The drawbacks of the prior art can be overcome by a capacitive type acousto-electric transducer, characterized in that an amorphous chalcogenide layer is formed between the electrodes of the transducer to create an electric field by accumulating charge, wherein the amorphous chalcogenide layer is separated from the electrodes by a dielectric layer.
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 vel'mi tenkých a preto pracujúcich s menším elektrickým polom. 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.By replacing the electret layer in the acoustoelectric transducer with a layer of chalcogenide material, the functional properties of the transducer are maintained and operational and manufacturing advantages are achieved. The main advantage of using amorphous chalcogenide layers is the possibility of realization by evaporation under vacuum. Such a manufacturing process allows the preparation of very thin layers and therefore operating with a smaller electric field. The advantage is that this technology is the same as used in microelectronics and therefore acoustic-electric transducers with chalcogenide layer can be made directly in integrated systems. Amorphous chalcogenide layers are glassy materials and are characterized by less acoustic losses than organic films and are therefore suitable for higher frequencies.
Hlavnou přednostou navrhnutého meniča je možnost jeho realizácie v mikroelektronike obvyklou technológiou naparováním vo vákuu alebo nastavením. Měnič tohto typu možno však zhotoviť i nalepením práškového materiálu medzi elektrody pri použití vhodného pojidla. Nevýhodu, postupnú depolarizáciu, možno odstrániť vhodným elektrickým zapojením. Sklovité vrstvy sa vyznačujú menšími akustickými stratami než organické fólie a frekvenčný rozsah ich použitia je preto ovefa vyšší.The main advantage of the proposed converter is the possibility of its realization in microelectronics by the usual technology of vacuum evaporation or adjustment. However, a transducer of this type can also be made by gluing powder material between the electrodes using a suitable binder. The disadvantage of gradual depolarization can be eliminated by suitable electrical wiring. The vitreous layers are characterized by less acoustic losses than organic films and the frequency range of their use is therefore much higher.
Na připojených obrázkoch sú znázorněné tri možné usporiadania meniča s použitou chalkogenidovou vrstvou. Na obr. 1 je systém s dvomi blokujúcimi elektrodami, na obr. 2 je systém s jednou blokujúcou elektrodou a na obr. 3 je systém s práškovým chalkogenidom.Three possible configurations of the transducer with the chalcogenide layer used are shown in the attached figures. In FIG. 1 is a system with two blocking electrodes, FIG. 2 is a single blocking electrode system; and FIG. 3 is a powder chalcogenide system.
V konkrétnom experimentálnom převedení boli vyskúšané chalkogenidové materiály selén (Sej, síra (S), sirník arzenitý (As2S3) a iselenid larzemiitý (AS2Se3j v systémoch vhodných pre generáciu ultrazvuku. Systémy boli 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 boli odskúšané v troch prevedeniach líšiacich sa kombináciou dielektrika a príslušnej vrstvy. V převedení podía obr. 1 boli dielektrické vrstvy 2 tvořené křemičitými sklami o hrúbke 150 μία. Chalkogenidová vrstva 3 hrůbky 10 μΐη bola napařená na jedno zo skiel. Elektrody 1 boli přítlačné, hliníkové. V systéme podía obr. 2 bol na jednu zo zinkových (Zn] elektrod 1 natavený chalkogenid 3 zbrúsený na hrůbku 100 μία. Dielektrické vrstva 2 bola tvořená sludou o hrúbke 20 jam. V systéme podía obr. 3 bol práškový chalkogenid zmiešaný s izolačným lakom 4 a nanesený medzi dielektrické vrstvy (sklo), 2, ktorých hrúbka bola 150 μία. Elektrody 1 boli přítlačné.In a particular experimental embodiment, the chalcogenide materials selenium (Si, sulfur (S), arsenic sulfide (As 2 S 3 ) and larzemium iselenide (AS 2 Se 3 j) were tested in systems suitable for the generation of ultrasound. cm 2 and bonded to a sample in which 13.6 MHz ultrasound was introduced or fed in. The acelectric transducers were tested in three versions differing in combination of the dielectric and the respective layer. The chalcogenide layer 3 of 10 μΐη depth was vaporized onto one of the glasses Electrodes 1 were thrust, aluminum In the system of Fig. 2, chalcogenide 3 was ground to one of the zinc (Zn) electrodes 1 to a depth of 100 µm. The dielectric layer 2 consisted of 20 µm mica, and in the system of Fig. 3, the powdered chalcogenide was mixed with an insulating varnish 4 and deposited between dielectric layers (glass) 2 having a thickness of 150 μία. The electrodes 1 were pressurized.
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 schopnosťou akumulovat náboj a udržať si takto dlhšiu dobu polarizovaný stav.The systems thus formed were polarized by connecting them to 100-500 V unidirectional voltage sources. Semiconductor chalcogenide glasses based on selenium Se, arsenic As and sulfur S are characterized by the ability to accumulate charge and thus maintain a polarized state for a longer period of time.
Táto vlastnost je rozdielna podía typu zlúčeniny (stařík arzenitý As2S3, selenid arzenitý As2Se3 a podobné] a podía čistoty materiálov a technologie přípravy. K akumulácii náboja dochádza vždy, ak aspoň jedna z elektrod je blokujúca elektroda znemožňujúca transport nositelov náboja v polovodiči. Vo vonkajšom elektrickom poli takto vznikne elektrická dvojvrstva. Vzhíadom na přítomnost hlbokých záchytných centier zánik dvojvrstvy je pomalý a podía typu a kvality vrstvy móže trvat niekolko minůt až niekolko 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 dosiahnuť komutáciou jednosměrného napatia. Vtedy sa pole vo vzorke skládá s vonkajším polom a pri rovnakom vysokofrekvenčnom napatí sa bude generovat dvojnásobné velká amplitúda ultrazvukové] vlny. Pre pripojenie meniča ku zdrojů vysokofrekvenčného napátia alebo k přijímačů platia rovnaké podmienky ako pri všetkých meničoch kapacitného typu. Do216 884 siahnutá účinnost je rovnakú ako u tenkovrstvových meničov kapacitného typu s dielektrickou vrstvou trvale polarizovanou jednosměrným napatím.This characteristic varies according to the type of compound (arsenic old man As 2 S 3 , arsenic selenide As 2 Se 3 and the like) and the purity of the materials and the technology of preparation. The charge accumulation always occurs if at least one of the electrodes is a blocking electrode Due to the presence of deep containment centers, the dissolution of the bilayer is slow and, depending on the type and quality of the layer, can take from a few minutes to several days, and the polarization and depolarization processes can be accelerated by light and heat. the inverter is ready for operation and connected to a high-frequency power source generates ultrasound The optimum inverter mode in pulsed operation can be achieved by commuting a DC voltage, in which case the field in the sample consists of an external field and at the same high frequency For connecting the inverter to high-frequency voltage sources or receivers, the same conditions apply to all capacitance type inverters. The efficiency achieved by Do216 884 is the same as that of capacitive type thin-film converters with a dielectric layer permanently polarized by DC voltage.
Okrem uvedených sposobov možno na tomto principe zhotovit i meniče pre iné frekvenčně oblasti. Pri vhodnej volbě hrůbky vrstiev možno činnost meniča pre daný případ optimalizovat.In addition to the above-mentioned methods, converters for other frequency ranges can also be produced on this principle. If the layer thickness is chosen appropriately, the operation of the converter can be optimized for the given case.
Akusto-elektrický měnič s chalkogenidovou vrstvou možno využit s výhodou pri konštrukcii oneskorovacích vedení v mikroelektronike, pri zhotovovaní zložitých mozaikových štruktúr na zobrazovanie akustických polí, na výrobu tvarovaných meničov v hydroakustike a podobné.An acousto-electric transducer with a chalcogenide layer can be advantageously used in the construction of delay lines in microelectronics, in the manufacture of complex mosaic structures for displaying acoustic fields, in the production of shaped transducers in hydroacoustics and the like.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS538480A CS216884B1 (en) | 1980-08-04 | 1980-08-04 | Accousto-electric converter of the capacitous type |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS538480A CS216884B1 (en) | 1980-08-04 | 1980-08-04 | Accousto-electric converter of the capacitous type |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS216884B1 true CS216884B1 (en) | 1982-11-26 |
Family
ID=5398638
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS538480A CS216884B1 (en) | 1980-08-04 | 1980-08-04 | Accousto-electric converter of the capacitous type |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS216884B1 (en) |
-
1980
- 1980-08-04 CS CS538480A patent/CS216884B1/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lee et al. | Heterostructures based on inorganic and organic van der Waals systems | |
US2640165A (en) | Ceramic transducer element | |
Kulkarni et al. | Giant magnetoelectric effect at low frequencies in polymer-based thin film composites | |
Hyeon et al. | Piezoelectric flexible energy harvester based on BaTiO3 thin film enabled by exfoliating the mica substrate | |
US5569502A (en) | Film formation apparatus and method for forming a film | |
WO2014056842A1 (en) | Magnetoelectric sensor and method for the production thereof | |
GB1081178A (en) | Acoustically resonant device | |
WO2012105187A1 (en) | Capacitance-varying type power-generation element | |
Toyama et al. | Characterization of piezoelectric properties of PZT thin films deposited on Si by ECR sputtering | |
JPS6016010A (en) | Piezoelectric thin film composite oscillator | |
US20190214543A1 (en) | Monolithic pzt actuator, stage, and method for making | |
CS216884B1 (en) | Accousto-electric converter of the capacitous type | |
JPH10209517A (en) | Piezoelectric element | |
CN101111994A (en) | Piezoelectric oscillation element and piezoelectric oscillation component using it | |
US3825779A (en) | Interdigital mosaic thin film shear transducer | |
US3453456A (en) | Ultrasonic transducer | |
KR20210045416A (en) | Transparent electrostatic transducer | |
GB1174909A (en) | Improvements in or relating to Piezoelectric Electroacoustic Transducers and Methods of making same | |
JP2009170631A (en) | Piezoelectric element and method of manufacturing the same, and piezoelectric application device using the same | |
KR20170122033A (en) | Reverse Electrowetting-on-Dielectric Energy harvesting Module | |
WO2019135911A1 (en) | Piezoelectric materials and devices and methods for preparing the same | |
JP7498481B2 (en) | Piezoelectric Transformer | |
Lau et al. | Electrophoretic deposition and heat treatment of steel-supported PVDF-graphite composite film | |
US3497727A (en) | Multilayer thin film piezoelectric transducers | |
Samoto et al. | Wafer-to-wafer transfer process of barium strontium titanate metal-insulator-metal structures by laser pre-irradiation and gold-gold bonding for frequency tuning applications |