ная акустическая волна, движущаяся со ско­ростью . Давлениев кристалле при этом от точки к точке ме­няется. В тех местах, где кристалл сжимается (> 0), пьезо-э.д.с. (Ев) замедляет движение электронов, а в тех местах, где растягивается, - ускоряет. В результате этого в начале каждого периода волны образуются сгустки электронов. При>сгустки движутся в тормозящих участках волны и передают ей свою энергию, чем и обеспечивается усиление. Подобные акустоэлектронные усилители могут давать выходную мощность сигнала порядка нескольких ватт, имея полосу пропускания до 300 МГц. Их объем (в микроэлектронном исполнении) не превышает 1 см.

Основным недостатком объемных ЭАУ является сравнительно большая мощность, рассеиваемая в звукопроводе. Более перспек­тивными в этом отношении являются ЭАУ на поверхностных вол­нах. Структура такого усилителя показана на рис. 10.12, . С помощью вход -

Рис. 10.12. Структура электроакустического усилителя на поверхнос-

тных волнах () и вид преобразователя (Пр) сверху (): Пп — полу-

проводник, Пэ — пьезодиэлектрик

ного решетчатого пьезопреобразователя (рис. 10.12, ), напыляемого на поверхность пьезоэлектрического кристалла Пэ в последнем возбуждается акустическая волна. На некотором уча­стке поверхность пьезокристалла соприкасается с поверхностью полупроводниковой пластины, в которой от источника Е проходит ток. Следовательно, на участке поверхностного контакта пьезо­кристалла и полупроводника произойдет взаимодействие акусти­ческой волны с потоком электронов. Именно на этом участке проис­ходит акустическое усиление сигнала, который затем снимается в виде усиленного переменного напряжения с выходного преобра­зователя, работающего в режиме обратного пьезоэффекта.

Достоинство ЭАУ поверхностного типа состоит в том, что мате­риалы пьезоэлектрика и полупроводника могут быть разными. Первый из них должен обладать высокими пьезоэлектрическими свойствами, второй - обеспечивать высокую подвижность элек­тронов. В качестве полупроводникового слоя в подобных усилите­лях используют обычно кремниевый монокристалл -типа толщиной около 1 мкм, выращенный на сапфировой подложке эпитаксиальным способом. Этот материал имеет удельное сопротивление поряд­ка 100 Ом · см и подвижность носителей заряда до 500 см/(В · с). Длина рабочей части поверхностного ЭАУ составляет примерно 10 мм, ширина 1,25 мм, потребляемая мощность постоянного тока порядка 0,7 Вт.

Акустоэлектронные устройства являются весьма перспектив­ными, особенно для широкополосных схем и схем сверхвысокоча­стотного (СВЧ) диапазона.

10.3. Магнетоэлектроника

Одним из наиболее перспективных направлений развития фун­кциональной микроэлектроники является магнетоэлектроника, свя­занная с использованием свойств тонких магнитных пленок. Приме­нение магнитных материалов в качестве носителей информации основано на том, что они обладают двумя устойчивыми состояни­ями, соответствующими двум пороговым участкам цикла перемагничивания - магнитному насыщению и размагничиванию (ос­таточной намагниченности). Длительный период в качестве магнит­ных материалов использовались, главным образом, ферритовые сердечники. Однако энергия, необходимая для перемагничивания ферритовых сердечников, и время, затрачиваемое на этот процесс, были относительно большими. С появлением тонкопленочных магнитных элементов удалось сократить эти показатели в десятки раз и совместить технологию изготовления тонкопленочных магнит­ных элементов с производством других элементов интегральных микросхем. Для магнитных пленок наиболее интересные электри­ческие свойства связаны с гальваномагнитными эффектами, осно­ванными на взаимодействии носителей тока с магнитным полем в пленке. Наиболее распространенным методом получения тонких магнитных пленок является вакуумное испарение.

Для нужд микроэлектроники и вычислительной техники чаще всего используются тонкие пленки пермаллоя (сплав никеля и желе­за с небольшими добавками меди, хрома н молибдена). Такие пленки обеспечивают необходимое сочетание достаточно высокого быст­родействия, информационной емкости в ограниченном объеме с малыми энергетическими затратами на управление и сохранение информации.

На рис. 10.13 показана схема построения матрицы памяти на тонких магнитных пленках. На стеклянной подложке 2 вначале

Рис. 10.13. Схема построения матрицы формируется медная плёнка 3, на которую затем методом испаре-

памяти на четких магнитных пленках: ния в вакууме наносится пермаллоевая магнитная пленка 1 тол-­

1 - пленка; 2 - подложка; 3 - подслой ме- щиной порядка 0,01 мкм. Далее на основе полиамидной пленки 7,

ди; 4 - диэлектрическая пленка; 5 – сигна- фольгированной с двух сторон в процессе стандартной фото­лито-

льно-разрядные шины: 6 - числовые ши- графии, формируют перпендикулярно расположенные друг к дру-

ны; 7 - полиамидная пленка гу числовые и сигнально-разрядные шины шириной 0,07 мм и с

шагом 0,14 мм. Полученная таким образом управляющая мат­рица проводников накладывается на стеклянную пластинку с пермаллоевой пленкой. Если теперь по числовой и сигнально-разрядной шинам пропустить токовые импульсы, то они при своем совпа­дении на перекрестии шин перемагнитят участок пленки. Следова­тельно, под перекрестием шин появится определенным образом сориентированный домен. Это локальное положение намагничен­ности можно принять за «1». Магнитостатические характеристики магнитной пленки обеспечивают стабильное положение сформи­рованного домена и длительное хранение записанной информации. Для того чтобы такая ситуация была обнаружена (воспроизведена), в числовую шину подается переменный ток частотой 10 МГц, кото­рый раскачивает домен с такой же частотой относительно сигнально-разрядной шины на угол менее 90°. В результате составляющая полного магнитного потока домена изменяется по абсолютной ве­личине между максимальным значением и нулем с частотой, вдвое большей, чем частота тока в числовой шине. При этом возникает (наводится) выходной сигнал, который снимается с сигнально-разрядной шины. Поданные в момент воспроизведения в числовую ши­ну импульсы тока частотой 10 МГц вызывают появление выходного сигнала в сигнально-разрядной шине с частотой 20 МГц. Воспро­изведенный сигнал сравнивается с сигналом от так называемой опорной шины, расположенной всегда над ячейками, хранящими «0». При воспроизведении «0» оба сигнала (воспроизведенный и опор­ный) находятся в фазе и выходное разностное напряжение, поступающее на усилитель, практически равно нулю. Если же воспроиз­водится «1», то полезный сигнал оказывается сдвинутым по фазе относительно опорного на 180° и амплитуда, выходного сигнала бу­дет удваиваться. Это позволяет четко различить нулевой уровень сигнала от единичного и надежно представить воспроизведенную информацию в двоичном коде.

Следует отметить, что на тонких магнитных пленках могут быть выполнены не только элементы памяти ЭВМ, но также логические микросхемы, магнитные усилители и другие устройства.