Устройство на поверхностных акустических волнах Советский патент 1980 года по МПК H03H9/00 H01L41/08 

(54) УСТРОЙСТВО НА. ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ

ВОЛНАХ. 372 кой, а1Терекрь1тйе штыревых элёкт эодов в одной из электродных структур вьтолнено неравномерным 2, НедЬстатками его являются высокие потери энергии и искажение амплитудночастотной характеристики, в полосе пропускания устройства, а также низкий уровень подавления сигнала вне этой полосЫ Целью изобретения является уменьшение потерь энергии и искажений амплитудно-частотной характеристики в полосе про пускания при одновременном увеличении уровня подавлений сигнала вне полосы пропускания. Указанная цель достигается тем, что перекрытие штыревых электродов во второй упомянутой электродной структуре выполнено постоянным, при этом расстояния между центрами смежных штыревых электродов в первой и второй электродных структурах вьшолнены неравными. На фиг, 1 и фиг. 2 показаны два варианта конструкции предложенного устройства. В первом варианте (фиг. 1) на рабочей поверхности, пьезоподложки 1 располо жены входной 2 и выходной 3 преобразователи ПАВ, подключенные, соответственно к источнику 4 высокочастотного сигнала, и к нагрузке 5. Электродные структуры 6 и 7 содержат тркопроводяшие кон тактные площадки 8 и 9 и по две разнополярные группы параллельных ДРУГ ДРУГУ электродов 10, 11 и 12, 13, соответственно. Все электроды 1О, 11 перекрывайются друг другом и имеют одинаковые участки перекрытия. По меньшей мере часть электродов 12, 13 электродной структуры 7 имеет перекрывайщиеся учас ки с переменной величиной перекрытия. При этом расстояния между центрами смежных электродов этой структуры выби раются так, чтобы полоса эффективнсяо возбуждения ПАВ электродной структуры 7 находилась вне полосы пропускания уст ройства. Это условие выполняется, если расстояние В между центрами смежных 8пект|родоБ структуры 7 удовлетворяет од ному из Следующих соотношений: (2п +1)Ьх (2кЬ 3), где fe расстояние между центрами любых смежных электродов электродной структуры 6} , O,j - ширина электродов электродной структуры 7j П - О, 1, 2, 3 ... Расстояние В между центрами смежных ялектропов структуры .5 может быть постоянным по всей длине или изменяться по заданному закону. Электроды 11 гальванически соединены с контактной плошадкой 8, а электроды 10 от/целены от нее зазором и гальванически соединены с электродами 13. Электроды 12 гальванически соединены с контактной плошадкой 9, а электроды 13 отделены от нее зазором. Каждый электрод 10 электрически связан с контактной площадкой 9 псх:редством емкостной связи, которая образована с помощью электродов 13. Величина этой емкостной связи зависит от величины участков перекрытия соответствующих смежных электродов 13 и 12 и варьируется по длине преобразователя в соответствии с законом изменения величины участков перекрытия электродов этого ряда. Указанный закон определяется по импульсному отклику устройства. В свою очередь каждый электрод 13 электрически связан с контактной площадкой 8 посредством емкостной связи, которая образована с помощью электродов 10. Величина этой емкостной связи постоянна по всей длине преобразователя. Таким образом, в предложенном устройстве взвешиваниеэлектродов электродной структуры 6 входного преобразователя, возбуждаюше1а ПАВ в полосе пропускания устройства, осуществляется с помощью электродой структуры 7 посредством изменения в ичины участков их перекрытия. Такой прием взвещивания позволяет выполнить структуру 6 с одинаковым перекрытием всех электродов. Выходной преобразователь 3 состоит из двух тркопроводяших контактных площадок 14 и 15 и ряда 16 параллельных друг Другу электродов с переменным перекрытием. Электроды объединены в две группы 17 и 18 и по группам гальванически соединены соответственно с контактными площадками 14 и 15. Вькодной преобразователь 3 расположен относительно входного преобразователя 2 так, что ряд 16 электродов преобразователя 3 находится вводном акустическом канале со структурой 6. Второй вариант (фиг. 2) предложенного устройства содержит выходной преобразователь 3 ПАВ, расположенный на пьеаоподложке 1 и вьтолненный аналогично входному преобразователю 2. Электродные. структуры 19 и 20 преобразователя 3 содержат токоПодводпщие контактные плс щадки 21 и 22 и по две разнополярные группы параллельных друг другу электродов 23, 24 и 25, 26, соответственно. Структура 19 преобразователя 3 расположена в одном акустическом канале со структурой 6 преобразователя 2, а структуры 7 и 20 преобразователей 2 и 3 рас положены по разные стороны от указанного акустического канала. Электроды 23 и 24 преобразователя 3 перекрываются друг другом и имеют одинаковые участки перекрытия. По меньшей мере часть электродов 25 и 26 имеет перекрывающиеся участки с переменной величиной перекрытия. Расстояние между центрами смежных электродов 23 и 24 преобразователя 3 выбирается так, чтобы полоса пропускания структуры i9, по меньшей мере, частично перекрывалась с полосой пропускания электродной структуры 6 преобразователя 2. Растояние межру центрами смежных электродов 25 и 26 структуры 20 преобразователя 3 отлично от расстояния между, центрами сме5кных электродов 10, 11 и 23, 24 и 12,13 структурб, 19 и 7 преобразователей. Указанное расстояние вы бирается так, чтобы полоса эффективного возбуждения ПАВ структуры 20 преобразователя 3 находилась вне полосы пропускания устройства и не перекрывалась с по лосой эффективного возбуждения ПАВ стру туры 7 преобразователя 2. Электроды 24 гальванически соединены с контактной площадкой 21, а электроды 23 отделены от нее зазором и гальванически соединены с электродами 26, Электроды 25 гальванически связаны с контактной площадкой 22, а электроды 26 отделены от нее зазором. В рассматриваемом варианте устройства взвешивание электродов структуры 19 второго преобразователя 3 осуществляется с помощью электродов структуры 21 посредством изменения величины участков .их перекрытия. Закон изменения этой величины определяется по импульсному отклику устройства. В этой конструкции йа структурах 7 и 20 обоих преобразователей могут быть расположены поглощающие покрытия 27 и 28, выполненные в частности, из материала с высокой диэлектрической проницаемостью. Принцип работы устройства. . При поступлении высокочастотного сиг Нила от генератора 4 на токоподводяшие контакты площадки 8 и 9 между электродами 1О и 11 структуры 6 возникает знакогтеременняя оазность потенциалов вследствие гальванической связи электродов 10 с контактной площадкой 9, Величина напряжения между каждой парой электродовр а следовательно, и напряжённость электрического поля между ними, зависит от величины емкости между соответствующими электродами 10 и контактной площадкой 9, т.е. от величины участков,перекрытия соответствующих электродов 12 и 13, В результате в пьезоэлектрическом Материале возбуждаются ПАВ б поло- ; се частот вблизи центральной частоты JQ полосы пропускания устройства, Амплитуда ПАВ, возбуждаемых каждой парой электродов 10 и 11, пропорциональна величине напряженности электрического поля между ними и, следовательно, зависит от величины з частков перекрытия соответствующих электродов 12 и 13, Таким образом, взвеи ивание интенсивности возбуждения ПАВ электродов 10 и 11 и, соответственно, формирование заданного импульсного отклика осуществляется путем задания определенного закона покрытия электродов 12 и 13, При этом ПАВ, возбуждаемЬю в структуре 6, имеют равиомер- ный волновой фронт по апертуре луча, так как все электроды этой структуры имеют одинаковые ;«1астки перекрытия. Аналогичным образом могут возбуждаться ПАВ и в структуре 7, так как электроды 12гальванически связаны с контактной площадкой 9, а электроды 13 . связаны посредством емкостной связи с контактной площадкой 8. При этом в структуре 7 возбуждаются ПАВ вне полосы пропускания устройства, что обусловлено описанным выше выбором. расстояния между центрами электродов 12 и 13. Поэтому .указанные ПАВ не вносят дополнительных потерь в полосе пропускания устройства и не искажают импульсный отклик, формиру емый в структуре6. ПАВ, возбуждаемые в структуре 6, достигают выходного преобразователя 3j в то время как ПАВ, возбуждаемые в структуре 7 или рассеиваются, или затухак)Т в поглощающих покрытиях, которые могут быть нанесены на рабочей поверхности подложки 1 у ее торцов. Полосу эффективного возбуждения ПАВ структуры 7 можно совместить с одним из всплесков на амплитудно-частотной ха рактеристике устройства вне его полосы пропускания, например, совместить с частотами эффективного возбуждения сдвиговых объемных волн. В этом Случае дисси ативные потери энергии, вносимые алек тродама 12 и 13, уменьшают уровень

726648 возбуждения этих волн в структуре 6, ТекГшмыК достигается уеёпМенйё подавления сигнала внеполосы пропускания устройства, В предложенном устройстве каждый преобразователь может содержат две и более дополнительных структур электродов, расположенных по одну или по разные стороны от электродных структур 6 и 19, возбуждающих ПАВ в полосе пропу кания устройства, Во всех случаях расстояние между центрами смежных электродов в дополнительных структурах выбирается в соотвetcтвии с описанным выше принципом, а именно так, чтобы полосы эффективного возбуждения ПАВ этими структурак и нах дились вне полосы пропускания устройства, а диссипативные потери, вносимые им перекрывались с боковыми лепестками с ; всплесками амплитудно-частотной характеристики устройства. Предложенное устройство позволяет уменьшить потери энергии, так как sJieKтродные структуры 7 и 20 не вйосят дополнительных потерь энергии в полосе пр пускания устройства. Уменьшаются также искажения амплитудно-частотной характеристики устройства, йоскольку участки электродов с малым перекрытием в этих электродных структурах возбуждают ПАВ . вне полосы пропускания устройства. Устройство отличается простотой и технологичностью, а его расчет и конструктйрование-простотой и точностью. Про изводство устройства совместимо со стан дартной технологией изготовления интегральных схем. При использовании в качестве звукопровода дешевых и доступных материалов, таких, например, как кварц, гёрманат и силикат висмута, затраты на его производство резко снижа-

J,i:;;biJriir.S iij riiLt. -isjsj

8 ются. Перечисленные качества обеспечивают хорошие эксплуатационные параметры предложенного устройства и сравнительно низкие затраты на его изготовле- ние при массовом производстве. Формул.а изо б р е т е н и я Устройство на поверхностных акустических волнах, содержащее пьезоподложку и расположенный на ее поверхности преобразователь поверхностных акустических волн, выполненный в виде двух электродных структур, каждая из которых содержит контактные площадки и две разнополярные группы параллельных перекрывающихся штыревых электродов, причем щтыревые электроды одной из,групп обеих электродных структур гальванически соедииены между собой, штыревые электроды другой группы соединены гальванически с соответствующей контактной площадкой, а перекрытие щтыревьис электродов в одной из электродных структур выполнено неравномерным, о т ли чающееся тем, что, с целью уменьшения потерь энергии и искажений амплитудно-частотной характеристики в полосе пропускания при одновременном увеличении уровня подавления вне полосы пропускания, перекрытие штыревых электродов во второй упомянутой электродной структуре вьщолнено постоянным,,при этом расстояния между центрами смежных штыревых электродов в первой и второй электродных структурах выполнены неравными, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Патент ФРГ № 2441499, кл. Н 03 Н, 9/00, опублик. 1975, 2,Патент США № 3904996, кл, 333-72, опублик. 1976 (прототип). Фиг. 2 28 П