DE1273719B

DE1273719B - UEbertragungseinrichtung fuer elastische Wellen

Info

Publication number: DE1273719B
Application number: DEW33347A
Authority: DE
Inventors: Donald Lawrence White
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1961-11-17
Filing date: 1962-11-16
Publication date: 1968-07-25
Also published as: DE1273719C2; NL143391C; GB1021237A; FR1340428A; US3200354A; NL285545A; BE624904A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WJWWt PATENTAMT Int. Cl.:

H03h

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21g-34

Nummer: 1273 719

Aktenzeichen: P 12 73 719.8-35 (W 33347)

Anmeldetag: 16. November 1962

Auslegetag: 25. Juli 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Übertragungseinrichtung für elastische Wellen mit einem Paar elektroakustischer Wandler, die auf verschiedenen Seiten eines als Verzögerungsmedium dienenden piezoelektrischen Halbleiterkörpers angekoppelt sind, und mit am Halbleiterkörper vorgesehenen Elektroden zum Anschließen an eine Spannungsquelle.

Ultraschalleinrichtungen, z. B. Verzögerungsleitungen, machen vorteilhafterweise von der Tatsache Gebrauch, daß die Fortpflanzungsgeschwindigkeit einer mechanischen Schwingung oder einer elastischen Welle viel geringer ist als die elektrischer Signale, weshalb das elektrische Signal in Ultraschallwellen umgewandelt wird, die Ultraschallwelle längs einer Übertragungsstrecke bestimmter Länge und Zusammensetzung geführt wird und die Welle in ein elektrisches Signal am entfernten Ende zurückverwandelt wird. Die Größe der Verzögerung in einem bestimmten Medium ist durch die mechanische Länge des Verzögerungsweges und die Schallgeschwindigkeit bestimmt. Bei den meisten Verzögerungsleitungen kann diese Verzögerungszeit lediglich durch Ändern der Leitungslänge oder durch Ändern der Schallgeschwindigkeit auf Grund von Änderungen der Betriebstemperatur eingestellt werden. Eine Verzögerungsleitung, bei der die Schallgeschwindigkeit elektrisch beeinflußt werden kann, würde es ermöglichen, daß diese Verzögerungsleitung eine kontinuierlich einstellbare Verzögerungszeit hat, ohne daß hierzu entsprechende mechanische Änderungen notwendig wären. Können diese Änderungen schnell genug ausgeführt werden, so kann die Verzögerungsleitung direkt als Modulator verwendet werden.

Es ist eine Einrichtung der eingangs genannten Art bekannt, die zur Dämpfung oder Verstärkung der die Verzögerungsstrecke durchlaufenden elastischen Wellen vorgesehen ist. Als Halbleiterkörper ist hierbei lichtempfindliches Cadmiumsulfidmaterial vorgesehen, wobei sich mit zunehmender Intensität des auf den Halbleiterkörper auftreffenden Lichtes die Dämpfung der elastischen Welle erhöht. Die bekannte Einrichtung wird am Eingangswandler mit Impulsen beaufschlagt. Durch den Halbleiterkörper laufen daher Ultraschallimpulse hindurch, die entsprechend der Größe des Lichteinfalls gedämpft werden. Zugleich hiermit werden an die am Halbleiterkörper vorgesehenen Elektroden Spannungsimpulse zugeführt. Die Länge dieser Spannungsimpulse entspricht der Laufzeit der Ultraschallimpulse durch den Halbleiterkörper. Diese Spannungsimpulse Übertragungseinrichtung für elastische Wellen

Anmelder:

Western Electric Company Incorporated,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,

6200 Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Als Erfinder benannt:
Donald Lawrence White,
Mendham, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. November 1961
(153 088)

dienen zum Erzeugen eines Drittfeldes für die im Halbleiterkörper vorhandenen Ladungsträger. Die gegenseitige Impulslage zwischen den Ultraschallimpulsen und den Driftfeldimpulsen ist änderbar. Tritt Überlappung auf, so nimmt das Signal am Ausgangswandler entweder zu oder ab, und zwar in Abhängigkeit von der Größe der Driftfeldimpulse. Maximale Änderung tritt bei vollständiger Überlappung auf. Eine Dämpfung wird erhalten, solange die Driftgeschwindigkeit der Ladungsträger im Driftfeld kleiner ist als die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Ultraschallimpulse. Ist sie gleich, so ergibt sich die Dämpfung Null, ist sie größer, so erhält man Verstärkung.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, nicht die Dämpfung, sondern die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der elastischen Welle im akustischen Medium zu ändern. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß zum Steuern der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der im Halbleiterkörper erzeugten elastischen Wellen derselbe zumindest eine im Wellenfortpflanzungsweg angeordnete Sperrschicht aufweist, auf deren beiden Seiten die Anschlußelektroden liegen, und die Spannungsquelle zum Steuern der Dicke der an der Sperrschicht auftretenden Verarmungsschicht ausgelegt ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer elastischen

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senkrecht zur Laufrichtung der elastischen Welle längs der Verzögerungsleitung verläuft.

Als Halbleitermaterial kommen die JII-V- und die ü-VI-Halbleiter in Frage, die im Zustand hohen 5 spezifischen Widerstands piezoelektrisch sind. Bevorzugte III-y-Halbleiter sind GaAs, GaP, GaSb, InAs, InSb, geeignet stabilisiertes BP, ferner AIP, AlAs, AlSb. Bevorzugte II-VI-Halbleiter sind CdS, ZnS, ZnO, CdSn, ZnSn und MgTe.

Die Halbleitergrundsubstanz kann in beiden Zonen 10,11 auch verschieden sein. Die Dotierung zur Erzeugung des gewünschten Leitungstypus in den beiden Zonen sowie die Erzeugung des pn-Übergangs 12 selbst erfolgen nach aus der Halbleiter-

Welle in einem piezoelektrischen Medium von spezifischen Widerstand desselben abhängt. Da gemäß der Erfindung im Halbleiterkörper eine Verarmungsschicht, also eine Schicht hohen spezifischen Widerstands erzeugt wird, ändert sich der (mittlere) spezifische Widerstand des Halbleiterkörpers und damit auch die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der elastischen Welle. Die Größe der Änderung des spezifischen Widerstands hängt von der Änderung der Verannungsschichtdicke ab. Diese wiederum ist ab- io hängig von der in Sperrichtung an der Sperrschicht abfallenden Spannung. Es ist daher über eine gesteuerte Änderung dieser Spannung eine entsprechende Steuerung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit

möglich. Diese Steuerung ist stromlos (wenn man 15 technik allgemein bekannten Methoden. Jede Zone vom Leckstrom der Sperrschicht absieht). Es ist also ist bei 19 und 20 ohmisch kontaktiert,
nur eine geringe Steuerleistung erforderlich. Außer- Der pn-übergang 12 wird in Sperrichtung vorge-

dem ist diese Steuerung praktisch trägheitslos; es spannt, und zwar mit Hilfe einer an die ohmschen ist daher auch eine Modulation möglich. Die Ver- Kontakte 19 und 20 angeschlossenen Quelle verarmungsschicht kann dabei senkrecht oder quer zur 20 änderlicher Gleichspannung, die durch die Batterie Fortpflanzungsrichtung der elastischen Wellen orien- 17 und das Potentiometer 18 repräsentiert ist. Im tiert sein. . Vorspannstromkreis liegt ferner noch ein Umschalter

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch ge- 21 in der dargestellten Schaltstellung,
kennzeichnet, daß eine Vielzahl Sperrschichten vor- Bei einem solcherart vorgespannten pn-übergang

gesehen sind, die hintereinander im Wellenfortpflan- 25 entsteht an demselben in bekannter Weise eine Verzungsweg liegen und senkrecht zu diesem orientiert armungsschicht 24. Diese Schicht ist in der Zeichsind, nung schematisch angedeutet und soll durch die ge-Diese Anordnung hat zahlreiche Vorteile und An- strichelten Linien 22 und 23 begrenzt sein. Die Wendungsmöglichkeiten. So erhält man ersichtlich Dicke der Verarmungsschicht nimmt in bekannter eine sehr hohe Änderung des spezifischen Wider- 30 Weise mit zunehmender Vorspannung in Sperrichstands und damit eine entsprechend hohe Änderung tung zu, solange die Durchbrachspannung nicht erder Fortpflanzungsgeschwindigkeit. Wird dabei der reicht wird. Bei Erreichen der Durchbruchspannung Abstand zwischen benachbarten Sperrschichten klein findet der sogenannte Zener-Durchbruch statt,
gegen die Wellenlänge der elastischen Welle gewählt, In der Halbleitertechnik ist jedoch noch nicht die so zeigt die Anordnung das Verhalten einer nicht 35 Ausbreitung einer elastischen Welle durch eine dispersiven Verzögerungsleitung. Wird er gleich solche Verarmungsschicht hindurch untersucht woreiner halben Wellenlänge oder einem Vielfachen da- den, wenn das Material dieser Schicht zugleich von gewählt, so zeigt die Anordnung das Verhalten piezoelektrisch ist. Untersuchungen im vorliegenden eines Sperrfilters. Wird er gleich einer Viertelwellen- Rahmen haben ergeben, daß die Fortpflanzungsgelänge oder einem Vielfachen davon gewählt, so zeigt 40 schwindigkeit einer elastischen Welle durch ein soldie Anordnung das Verhalten eines Paßfilters. ches Medium ausgedrückt werden kann durch

Im folgenden ist die Erfindung an Hand in der
Zeichnung dargestellter Ausführungsformen be- / K²

schrieben; es zeigt v = v_o/l -\ rr\- 0)

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Ultra- 45 I j _l ( ^σ

Schallverzögerungsleitung mit einer quer verlaufen- \ \ωε

den Verarmungsschicht, \

F i g. 2 bis 4 je Ausführungsformen von Ultraschallverzögerungsleitungen mit längs verlaufenden Verarmungsschichten, 50

F i g. 5 eine Ausführungsform, bei der die Merkmale der vorangehenden Ausführungsformen zusammengefaßt sind.

F i g. 1 zeigt eine Verzögerungsleitung, die zwischen Ultraschallwandlern 13 und 14 eingesetzt ist. 55 Der als Eingangswandler dienende Ultraschallwandler 13 setzt die elektrischen Signale einer Quelle 15 in Ultraschallwellen (d. h. in elastische Wellen) um, die dann über die Leitung zum Ausgangswandler 14 laufen, wo sie, wieder in elektrische Signale rück- 60 überführt, einem Verbraucher 16 zugeführt werden. Diese Teile sind bekannt.

Hierin bedeutet

V₀ die Geschwindigkeit unter den Bedingungen der Supraleitfähigkeit,

K den elektromechanischen Kopplungskoeffizienten des piezoelektrischen Materials,

ο die spezifische Leitfähigkeit des Materials,

ε die absolute Dielektrizitätskonstante des Materials (relative Dielektrizitätskonstante mal Dielektrizitätskonstante des Vakuums [8,85-10-"F/cm])und

ω die Kreisfrequenz der elastischen Welle.

Die Verzögerungsleitung selbst ist aus zwei Ab- Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit einer elaschnitten aufgebaut, nämlich aus einer η-leitenden stischen Welle hängt somit wesentlich von der elek-Halbleiterzone 10 und einer p-leitenden Halbleiter- 65 irischen Leitfähigkeit des Materials ab. Ist die Leitzone 11 je geringen spezifischen Widerstands. Das fähigkeit groß, wie dies in den außerhalb der Ver-Halbleitermaterial ist vorzugsweise einkristallin. Die armungsschicht 24 gelegenen Teilen des Halbleiterbeiden Zonen bilden eine pn-Übergangsfläche 12, die materials der Fall ist, so erhält man für die Fort-

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Pflanzungsgeschwindigkeit aus Gleichung (1) nähe- metrische Verstärkung durch entsprechende Auswahl

rungsweise der modulierenden Frequenzen und der Ausgangs-

v = V₀. (2) frequenzen erzeugen.

Da die Verarmungsschicht 24 der F i g. 1 ihre

Ist jedoch die Leitfähigkeit klein, wie dies in der 5 Dicke in nur begrenztem Umfang ändern kann, ist

Verarmungsschicht 24 der Fall ist, so erhält man für die erhältliche Änderung der Verzögerung gleicher-

die Fortpflanzungsgeschwindigkeit aus Gleichung (1) maßen begrenzt. Diese Verzögerungsänderung kann

näherungsweise durch Vorsehen zahlreicher in Ausbreitungsrichtung

/ J^₂ \ hintereinanderliegender Verarmungsschichten erhöht

ν = v₀11 H 1. (3) ίο werden (s. unten).

V 2 / Andererseits ist eine größere Änderung auch

durch Ausdehnung der Verarmungsschicht in Längs-

Eine qualitative Deutung dieses Ergebnisses erhält richtung der Verzögerungsleitung möglich (Fig. 2). man, wenn man berücksichtigt, daß die Schalige- Hier haben die η-Zone und die p-Zone die Form schwindigkeit von der äquivalenten Steifigkeit des 15 längs verlaufender Streifen 31 bzw. 32. Sie definieren Materials abhängt. Sie nimmt dabei mit zunehmen- dementsprechend einen längs verlaufenden pn-Überder Steifigkeit zu. Die Steifigkeit wiederum wird mit gang. Ohmsche Kontakte 33 und 34 verlaufen prakzunehmendem Verformungsgrad des Materials tisch über die ganze Länge der Streifen. Sie dienen größer. Letzterer wird via piezoelektrischer Effekt zum Zuführen einer Sperrvorspannung von einer erzeugt. Bei einem piezoelektrischen Material ver- ₂₀ Quelle 35 über ein Potentiometer 36. Es entsteht größert also die zur Erzeugung des inneren elek- also eine Verarmungsschicht 37 längs des pn-Übertrischen Feldes erforderliche Energie die Material- gangs, Ultraschallwandler 38 und 39 sind an den steifigkeit wegen der dabei auftretenden Verfor- Stirnseiten der Verzögerungsleitung angebracht. Damung. Ein Material geringer Leitfähigkeit kann ein _mit die je rückseitigen Kontakte der Wandler 38 und wesentliches inneres elektrisches Feld führen, so daß _a5 39 den pn-übergang nicht kurzschließen, sind Isowegen der dadurch verursachten Verformung die lierglieder 40 und 41 zwischen die Ultraschallwand-Steifigkeit und somit die Fortpflanzungsgeschwindig- ler und die Verzögerungsleitung eingesetzt.
keit erhöht wird. Dies alles äußerst sich durch die Ändert sich die Dicke der Verarmungsschicht 37, Abhängigkeit der Gleichung (3) vom elektromecha- _s0 ändert sich bei dieser Ausführungsform die akunischen Kopplungskoeffizienten. Andererseits kann _3P stische Dicke der Leitung und nicht die akustische in einem Material hoher Leitfähigkeit grundsätzlich Länge, wie letzteres bei der Ausführungsform nach kein inneres elektrisches Feld aufrechterhalten und Fig. 1 der Fall ist. Deshalb werden eine maximale demzufolge auch nicht die Fortpflanzungsgeschwm- Verzögerung und eine maximale Frequenzdispersion digkeit beeinflußt werden. Dies äußert sich in einer erhalten, wenn die senkrecht zur Verarmungsschicht Unabhängigkeit der Gleichung (2) vom elektrome- ₃₅ 37 gemessene Dicke der Leitung gleich oder kleiner chanischen Kopplungskoeffizienten. _als die Wellenlänge der zu verzögernden elastischen Die Verzögerungsleitung der Fig. 1 enthält somit Schwingung ist. Mit dieser Abmessung ändert sich einen Abschnitt 24 hoher Fortpflanzungsgeschwin- _die Fortpflanzungsgeschwindigkeit längs der Leitung digkeit v„ und beiderseits desselben liegenden Ab- _am stärksten in Abhängigkeit von der akustischen schnitte niedriger Ausbreitungsgeschwindigkeit V₀. _{40 D}i_ck_e der Leitung, und die Fortpflanzungsgeschwin-Durch Ändern der Größe der Vorspannung am diglceit ergibt sich aus dem bewerteten Durchschnitt Potentiometer 18 wird die Dicke D der Verarmungs- _{von der} kleinen Fortpflanzungsgeschwindigkeit in schicht 24 verändert, wodurch der Anteil der Lei- _{den n}i_cht von der Verarmungsschicht erfaßten tungslänge hoher Fortpflanzungsgeschwindigkeit ge- Materialbereichen und von der hohen Ausbreitungsändert und damit die gesamte Verzögerungszeit der ₄₅ geschwindigkeit in der Verarmungsschicht.
Leitung um folgenden Faktor verändert wird: j_m Zusammenhang mit der Forderung, daß die I λ j, Leitungsdicke dieser Verzögerungsleitung mit der

d( 1. (4) Wellenlänge der elastischen Welle vergleichbar sein

\ vu ^vo / soll, verdient der III-V-Halbleiter Borphosphid be-

5° sondere Aufmerksamkeit. Die Fortpflanzungsge-

Wird der Umschalter 21 in die nicht gezeichnete schwindigkeit in diesem Material ist praktisch dop-Schaltstellung übergeführt, so steht eine veränder- pelt so groß wie die anderen, mit Silicium vergleichliche Vorspannung in Übereinstimmung mit einem baren Materialien. Deshalb wird die erforderliche modulierenden Signal einer Quelle 25, das einer Dicke der Leitung, um bei einer gegebenen hohen Gleichspannung 26 überlagert ist, an. Das modu- 55 Frequenz arbeiten zu können, doppelt so groß wie lierende Signal veranlaßt daher eine entsprechende bei anderen Materialien, wodurch Herstellungs-Verschiebung der Grenzen 22 und 23 der Ver- Schwierigkeiten wesentlich verringert werden,
armungsschicht 24 im Sinn einer entsprechend pul- In F i g. 3 ist eine der F i g. 2 im großen und gansierenden Dickenänderung. Diese Dickenänderung _Zen entsprechende Anordnung dargestellt, bei der erfolgt mit einer Geschwindigkeit V₁. Die Signalfre- 60 der pn-übergang der Verzögerungsleitung im Difquenz / kann, solange V₁ klein gegen vo ist, ausge- fusionsverfahren hergestellt worden ist. Die Hersteldrückt werden durch l_ung der Verzögerungsleitung nach F i g. 3 geht

von einem streifenförmigen η-leitenden piezoelek-

f = ν ^^v~~—-^f . (5) irischen Halbleiterkörper aus. In eine der Flächen

¹ 2 VaV₀ °" 65 des Streifens 45 läßt man geeignetes Akzeptormaterial so eindiffundieren, daß eine pn-Zone46

In Gleichung (5) bedeutet /₀ die Trägerfrequenz. entsteht, die sich über die ganze Länge des Streifens

Die Einrichtung kann als Modulator auch eine para- 45 mit Ausnahme von kleinen Endbereichen 47 und

48, die die pn-Zone gegenüber den Ultraschallwandlern 38 und 39 isolieren, erstreckt. Die verbleibende η-Zone kann, wie dargestellt, in der Schaltung geerdet werden und kann auch als direkter rückseitiger Kontakt der Wandler 38 und 39 dienen. Eine Verarmungsschicht 49 entsteht am pn-übergang, wenn derselbe in Sperrichtung vorgespannt wird.

Die vorstehenden Ausführungsformen verwenden die an einem in Sperrichtung vorgespannten pn-

Die Ausführungsform nach Fig. 5 wird bevorzugt dadurch hergestellt, daß von einem Stapel alternierender n- und p-Schichten ausgegangen wird. Dieser Stapel kann z.B. epitaxiales Niederschlagen einer 5 n-Schicht52 auf der ersten p-leitenden Schicht 51 erhalten werden, wonach weitere p- und n-Schichten 53 bzw. 54 in alternierender Reihenfolge niedergeschlagen werden. Nach Zuschneiden des sich ergebenden pnpn .. .-Stapels wird Akzeptormaterial in

und 54 miteinander verbindet. Es entsteht daher eine mäanderförmig gefaltete pn-Übergangsfläche innerhalb der Verzögerungsstrecke.

Der pn-Ubergang wird über ohmsche Kontakte 57 und 58, die an der n- und p-Schicht 55 bzw. 56 angeordnet sind, in Sperrichtung vorgespannt. Es entsteht daher eine ebenfalls mäanderförmige Verarmungsschicht längs des pn-Übergangs. Eine Vor-

miumsulfid. Am gleichrichtenden Kontakt 53 entsteht eine Verarmungsschicht 54, wenn eine Vorspannung in Sperrichtung angelegt wird (die bei der

Bei den vorangehenden Ausführungsformen ist die Verarmungsschicht an einem gleichrichtenden Übergang gebildet worden. Dies ist der allgemein bevor-

Übergang entstehende Verarmungsschicht. Eine Ver- 10 eine Längsfläche des Stapels zur Bildung einer zuarmungsschicht kann jedoch grundsätzlich an jedem sammenhängenden längs verlaufenden p-Schicht 55 entsprechend vorgespannten nichtohmschen Kontakt eindiffundiert, die alle p-Schichten 51, 53 miteinerzeugt werden. So ist in F i g. 4 eine Anordnung ander verbindet. In gleicher Weise wird ein Donamit einem gleichrichtenden Oberflächensperrschicht- tormaterial in die gegenüberliegende Fläche zur BiI-kontakt53 dargestellt, bei der ein streifenförmiger 15 dung einer zusammenhängenden längs verlaufenden fremdleitender piezoelektrischer Halbleiterkörper 51 n-Schicht 56 eindiffundiert, die alle n-Schichten 52 einheitlichen Leitungstypus die Verzögerungsstrecke
bildet. Dabei ist eine Längsfläche des Halbleiterkörpers mit dem gleichrichtenden Kontakt 53 versehen.

An der gegenüberliegenden Hache des Streifens 20 ist ein ohmscher Kontakt 52 angebracht. Es können aber auch beide Kontakte gleichrichtend sein. Materialien, die gleichrichtende Kontakte mit den hier betrachteten Materialien bilden, sind bekannt.

Zum Beispiel bildet Gold einen gleichrichtenden 25 Spannungsänderung ändert die Dicke der Verar-Kontakt mit Galliumarsenid oder Platin mit Kad- mungsschicht 59, was wiederum die Ultraschallübertragungseigenschaft der Einrichtung in bestimmter Weise ändert.

Für niedrige Frequenzen, bei denen der Abstand

Batterie 35 dargestellte Polarität setzt voraus, daß 30 zwischen den querverlaufenden Abschnitten der der Streifen 51 p-leitend ist). Verarmungsschicht 59 klein gegen die Wellenlänge

der akustischen Welle ist, zeigt die Anordnung nach F i g. 5 das Verhalten einer nicht dispersiven Verzögerungsleitung. Andererseits werden bei Frequen-

zugte Fall. In dem speziellen Fall der II-VI-Halb- 35 zen, für die der Abstand zwischen den quer verlauleiter CdS und ZnO kann eine Verarmungsschicht fenden Abschnitten der Verarmungsschicht 59 gleich auch an einem Übergang zwischen einer (fremdleiten- einer halben Wellenlänge der akustischen Wellenden) η-Zone geringen spezifischen Widerstands und länge ist, aufeinanderfolgende Reflexionen an den einer (eigenleitenden) Zone hohen spezifischen (sich als Sprung in der akustischen Impedanz Widerstands erzeugt werden, obwohl dieser Über- 40 äußernden) Grenzflächen zwischen jedem Vergang ohmisch ist. Es kann also der Halbleiterkörper armungsabschnitt und dem benachbarten gut leiten-51 in F i g. 4 auch η-leitendes CdS oder ZnO gerin- den Halbleitermaterial in Phase addiert. Diese gen spezifischen Widerstands sein, während der Kon- Frequenzen werden somit durch Reflexion aus dem takt 53 durch eine dünne CdS- oder ZnO-Schicht Ubertragungsband wie bei einem optischen Interhohen spezifischen Widerstands gebildet sein kann. 45 ferenzfilter entfernt. Die Anordnung zeigt daher in Ferner kann wie bei der Ausführungsform nach diesem Fall das Verhalten eines Sperrfilters. Ist aber F i g. 1 die bei den Ausführungsformen nach F i g. 2 der Abstand gleich einer Viertelwellenlänge, so bis 4 erhältliche Verzögerungsänderung durch Ver- heben sich die reflektierenden Komponenten in der wenden mehrerer Verarmungsschichten vergrößert Phase auf, und die Anordnung zeigt somit das Verwerden, wie an entsprechend übereinanderliegenden 50 halten eines Paßfilters. In jedem Fall aber hängt die längs verlaufenden, hierfür in Frage kommenden Schärfe des Bandes von der Größe des Sprungs der Übergangstypen erzeugt werden. akustischen Impedanz an jeder Grenzfläche ab. Der

In der Ausführungsform nach Fig. 5 sind mehrere Sprung kann entweder durch Regeln der Impedanz längs verlaufende Verarmungsschichten (nach Fig. 2 zwischen benachbarten Abschnitten oder durch bis 4) mit einer Vielzahl quer verlaufender Ver- 55 Regeln der Differenzwirkung auf die sich ausbreiarmungsschichten (nach F i g. 1) vereinigt. Eine tende Welle gesteuert werden. So wird bei Verwensolche Anordnung hat zahlreiche Vorteile. Je nach dung von Materialien mit kleiner piezoelektrischer ihrer speziellen noch zu beschreibenden Ausbildung Konstante die Impedanzdifferenz verringert und umist die Anordnung dispersiv, nicht dispersiv, breit- gekehrt bei Verwendung von Materialien mit großer bandig oder stark frequenzselektiv. Als dispersive 60 piezoelektrischer Konstante vergrößert. Anderer-Verzögerungsleitung hat diese Ausführungsform seits wird die Wirkung des Impedanzsprungs gering, einen wesentlichen Vorteil gegenüber denen nach wenn die Dicken der Verarmungsschichten klein F i g. 2 bis 4, weil letztere eine Querabmessung er- gegen die Dicken der Zwischenschichten aus gut fordern, die mit einer Wellenlänge der akustischen leitendem Halbleitermaterial sind; und die Wirkung Welle vergleichbar ist. Bei hohen Frequenzen führt 65 des Impedanzsprungs wird groß, wenn diese Dicken die sich daraus ergebende geringe Leitungsdicke zu vergleichbar sind. Durch Steuerung auf eine der bei-Herstellungsschwierigkeiten und begrenzter Lei- den Arten führten große Sprünge zu starken stungsaufnahme. Reflexionen und zu einer scharfen Übertragungs-

kennlinie eines Filters. Das sich ergebende Filter ist durch Einstellen der Gleichvorspannung elektrisch abstimmbar. Wenn der Impedanzsprung klein ist, wird die Anordnung eine dispersive Verzögerungsleitung, und das Maß der Verzögerung wird durch Einstellen der Gleichvorspannung geregelt.

Claims

Patentansprüche: IO

1. Übertragungseinrichtung für elastische Wellen mit einem Paar elektroakustischer Wandler, die auf verschiedenen Seiten eines als Verzögerungsmedium dienenden piezoelektrischen Halbleiterkörpers angekoppelt sind, und mit am Halbleiterkörper vorgesehenen Elektroden zum Anschließen an eine Spannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der im Halbleiterkörper (10,11) erzeugten elastischen Wellen derselbe zumindest eine im Wellenfortpflanzungsweg angeordnete Sperrschicht (12) aufweist, auf deren beiden Seiten die Anschlußelektroden (19,20) liegen, und die Spannungsquelle (17,28; 26,25) zum Steuern der Dicke der an der Sperrschicht auftretenden Verarmungsschicht (24) ausgelegt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht durch einen pn-übergang (Fig. 1,2,3 und 5) oder durch eine Oberflächensperrschicht (F i g. 4) gebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl Sperrschichten vorgesehen sind, die hintereinander im Wellenfortpflanzungsweg liegen und senkrecht zu diesem orientiert sind (Fig. 5).

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Sperrschichten nicht größer ist als die Wellenlänge der elastischen Welle (Fig. 5).

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Sperrschichten gleich einem Vielfachen einer halben Wellenlänge der elastischen Welle ist (Fig. 5).

6. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Sperrschichten gleich einem Vielfachen einer Viertelwellenlänge ist (Fig.5).

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Physical Review Letters«, Vol.

7, Nr. 6, S. 237 bis 239 (15. September 1961).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen