Физическая энциклопедия - акустоэлектрический эффект

возникновение пост. тока или эдс в проводящей среде (металл, полупроводник) под действием бегущей УЗ волны. А. э.одно из проявлений акустоэлектронного взаимодействия. Появление тока связано с передачей импульса (и соотв. энергии) от УЗ волны эл-нам проводимости. Это приводит к направленному движению носителей электрич.

току в направлении распространения звука. А. э. явл. нелинейным эффектом и аналогичен нек-рым другим нелинейным увлечения эффектам, напр. акустическим течениям. Локальные электрич. поля, возникающие в проводящей среде под действием УЗ волны, захватывают носители заряда, что приводит к «увлечению» их волной возникновению акустоэлектрич.

тока. При вз-ствии акустич. волн с эл-нами проводимости каждый фонон, взаимодействующий с эл-ном, передаёт ему импульс hw/c (w и с частота и скорость звука соответственно). При этом эл-н получает дополнит. скорость Dv=hw/cm в направлении распространения звука (т масса эл-на) и возникает электрич. ток, плотность к-рого где е заряд эл-на, nечисло эл-нов проводимости в ед. объёма. Если учесть, что m=te/m подвижность эл-нов (см. ПОДВИЖНОСТЬ НОСИТЕЛЕЙ ТОКА), t время между столкновениями, а I=hwnфc интенсивность УЗ волны (nф число фононов в ед. объёма) и положить, что aе=(ne/nф)(1/ct) коэфф. электронного поглощения в проводящей среде, то из (1) получается универсальное соотношение для акустоэлектрич. тока (соотношение Вайнрайха): Jае=aеmI/c. (2) В замкнутой цепи, состоящей из кристалла CdS с металлич. электродами, перпендикулярными направлению распространения звука, и измерит. прибора, будет протекать акустоэлектрич. ток (рис., а). Если же цепь разомкнута, то между электродами возникает акустоэлектрич. разность потенциалов (акустоэдс), напряжённость поля к-рой Eae=Jae/s=amI/sc, (3) где s электропроводность среды. В кристаллах обычных ПП Ge, Si и в металлах А. э. незначителен. В пьезополупроводниках (напр., CdS, CdSe) сильное акустоэлектрическое вз-ствие приводит к тому, что величина Схемы измерений: а акустоэлектрич. тока; б акустоэлектрич. эдс; в поперечного акустоэлектрич. эффекта; 1кристалл CdS; 2 металлич.

электроды; 3 звукопроводы; 4 излучающие преобразователи; 5 приёмные преобразователи. Eae на 5-6 порядков в них больше, чем при тех же условиях в Ge, и достигает неск. В/см при интенсивности звука 1 Вт/см2. Наряду с продольным А. э. можно наблюдать и поперечный А. э., т. е. возникновение разности потенциалов на электродах кристалла, расположенных параллельно направлению распространения звука.

А. э. имеет место и для упругих поверхностных волн. Если к кристаллу, в к-ром распространяется УЗ волна, приложено внешнее постоянное электрич. поле, создающее дрейф носителей заряда в направлении распространения УЗ, то А. э. существенно зависит от соотношения скорости дрейфа vД и скорости звука с. Так, при vДC А. э. меняет знак. Смена знака происходит точно при vд=C.

При vд>с в пьезополупроводнике происходит усиление УЗ, а А. э. резко уменьшается. А. э. применяется для измерения интенсивности УЗ в тв. телах, частотных хар-к УЗ преобразователей, структуры звук. поля, а также для исследования электрич. св-в ПП: измерения подвижности носителей, величины акустоэлектронного вз-ствия, отбора кристаллов, предназначенных для усиления УЗ. .