.Состояние, о котором мы сейчас рассказали, является во многих отношениях уникальным, а с теоретиче­ской точки зрения — далеко не полностью понятым. Поэтому нам кажется, что дальнейшее его изучение может оказаться исключительно благодарным делом, потому что именно здесь в будущем можно ожидать наиболее интересные находки и открытия.
6. ЗВУКОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ

До сих пор мы говорили о поглощении и усилении звука электронами проводимости. Есть, одна­ко, интересный эффект, о котором уже вкратце упоми­налось, связанный с обратным влиянием звуковой вол­ны на электроны, - звукоэлектрический эффект.

Бегущая звуковая волна увлекает за собой электро­ны проводимости, в результате чего, если замкнуть об­разец проводником, в' цепи потечет звукоэлектрический ток. Если же образец разомкнут, то на его концах воз­никнет разность потенциалов, а внутри его — звукоэлектрическое поле Е^зв. Оценить его можно из следующих соображений.

В процессе поглощения звука электронам, заклю­ченным в единице объема, в единицу времени передается энергия ГS. Импульс, передаваемый при этом электронам, есть ГS/ω. С другой стороны, эта величина должна быть равна силе, действующей на эти элек­троны со стороны звукоэлектрнческого поля - en₀ Е^зв. В итоге получается следующая оценка:

Е^зв = ГS/en₀ω (9)
Соответственно звукоэлектрический ток равен:
j^зв = σ Е^зв = μГS/ω (10)
Это соотношение легко понять качественно — чем больше поглощение звука, тем больший импульс пере­дается от звука электронам н тем больше электронный ток.

Звукоэлектрический эффект в пьезополупроводниках имеет очень большую величину — при интенсивности звука 0,1 Вт/см² звукоэлектрическое поле может достигать 15—20 В/см. Поэтому звукоэлектрический эф­фект может быть использован как весьма чувствитель­ный индикатор наличия звуковых волн в кристалле и измеритель их интенсивности.

Соотношения (9) и (10) остаются справедливыми и во внешнем электрическом поле, когда в полупровод­нике наряду со звукоэлектрическим током течет та«же ток проводимости. Поэтому при пороговом значении электрического поля, когда поглощение звука сменяет­ся его усилением, изменяет знак и звукоэлектрическое поле. Такую перемену знака легко понять физически: когда дрейфовая скорость электронов превышает ско­рость звука, звуковая волна уже не увлекает систему электронов, а тормозит ее как целое. Изменение знака звукоэлектрического эффекта 'неоднократно наблюда­лось на опыте.

---

А что произойдет, если направление, в котором рас­пространяется звук в кристалле, изменить на противо­положное? На первый взгляд кажется, что при этом (в отсутствие внешнего электрического поля) изменится лишь знак звукоэлектрического поля Е^зв. Тут можно рассуждать так: одновременно с изменением направ­ления распространения звука повернем мысленно и сам кристалл на 180°. Повернутый кристалл совпадает с исходным, и по существу ничего не изменилось. Это )рассуждение действительно подходит для полупроводника, кристаллическая решетка которого имеет центр симметрии. Мы же видели, что кристаллические решет­ки пьезополупроводников не имеют центра симметрией.

Поэтому в них при изменении направления распространения звука на противоположное может изменяться не только знак, но и величина Е^зв. Иными словами, звукоэлектрический эффект содержит четную и нечетную .части: первая не изменяется при изменении направления распространения звука, а вторая изменяет свой знак. Четный звукоэлектрический эффект также наблю­дался на опыте.

Звукоэлектрический эффект проявляется как при распространении звуковых сигналов, так и при усиле­нии шумов. Он играет важную роль в формировании акустоэлектрических доменов, о которых говорилось выше.

Исследования звукоэлектрического эффекта ве­дутся весьма активно, так как с их помощью можно непосредственно изучать электронные свойства полу­проводников.

7. Заключение

Мы рассмотрели ряд явлений, сопровождающих распространение ультразвука в полупроводниках

и металлах. Начав с простых эффектов, мы подошли к сложным проблемам, находящимся на переднем крае современной физики твердого тела. В силу ограничен­ности объема книги мы не смогли коснуться целого ря­да интересных вопросов. Так, мы не рассматривали не­линейных акустических явлений в металлах в магнит­ном поле, опустили очень интересный вопрос об особен­ностях распространения звука в сверхпроводниках. Не обсуждался также случай очень высокочастотного и ин­тенсивного звука, приводящего к квантованию движе­ния электронов в поле деформаций звуковой волны. Все эти вопросы в настоящее время изучаются, и в ближайшие годы мы надеемся узнать много нового об акустических свойствах твердых тел.

Можно надеяться, что эта область физики твердо­го тела будет интенсивно развиваться еще в течение целого ряда лет. А это значит, что, кроме перечислен­ных, здесь должны возникнуть и новые проблемы, по­явление которых пока предугадать нельзя, но постанов­ка и решение которых составят основное содержание этой области в ближайшем будущем.

---

8. Список литературы и источники.
Литература:

1. Акустика: Ш. Я. Вахитов, Ю. А. Ковалгин, А. А. Фадеев, Ю. П. Щевьев – Санкт-Петербург, Горячая Линия – Телеком, 2009 г. - 664с.

Источники:

1. https://engineering-solutions.ru/ultrasound/piezomaterials/

2. https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/2028

3. https://allbest.ru/k-3c0a65625b2bc68a5d43b88421316c37.html0>

---

Смотрите также файлы

• Час здоровья в здоровом теле здоровый дух в здоровом теле здоровый дух! Цель.doc

• Разработка инвестиционного проекта на примере ооо вектор.docx

• Проведите качественную оценку рисков проекта. Продумайте и пропишите способы реагирования на данные риски.docx

• Существует шесть основных способов изготовления шампанского.docx

• Отчет к лабораторной работе 1 " Установка среды программирования Python" По дисциплине.docx