声电效应英文解释翻译、声电效应的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【电】 acoustoelectric effect; acoutoelectric effect; electroacoustic effect
分词翻译:
声的英语翻译:
make a sound; reputation; sound; tone; voice
【化】 sound
【医】 phon-; phono-; sonus; sound
电的英语翻译:
electricity
【计】 telewriting
【化】 electricity
【医】 Elec.; electricity; electro-; galvano-
效应的英语翻译:
effect
【医】 effect
专业解析
声电效应(Acoustoelectric Effect) 是指声波(机械振动)在特定材料(尤其是压电半导体材料)中传播时,与材料内部的自由载流子(电子或空穴)发生相互作用,从而产生或调制电流、电压的现象。简单来说,它是声能(机械能)与电能相互转换的一种物理效应。
核心机制与解释:
- 声波传播与应变场: 当声波(通常是超声波)在压电半导体(如 ZnO、CdS、GaAs 等)中传播时,会引起材料晶格的周期性压缩和拉伸(应变)。
- 压电效应产生电场: 由于材料的压电特性,这种应变会感生出周期性的极化电荷和伴随的声电场(Acoustoelectric Field)。这个电场是空间变化的。
- 载流子与声电场的相互作用:
- 漂移: 声电场会对材料中的自由载流子(电子或空穴)施加作用力,驱动它们沿着或逆着声波传播方向定向漂移,从而形成直流或低频电流(声电电流)。这是声电效应最直接的表现形式, 。
- 能量交换: 载流子在声电场中运动时,会从声波吸收能量(导致声波衰减)或向声波释放能量(导致声波放大)。这种能量交换过程是声电效应的核心物理基础。
- 声电转换: 通过设计特定的器件结构(如叉指换能器 IDT),可以将传播的声波(声表面波 SAW 或体声波 BAW)高效地转换为电信号(电压或电流),或者利用电信号激励产生声波。这个过程常被称为声电转换(Acoustoelectric Conversion)。
关键特点:
- 材料依赖: 效应在压电半导体材料中最显著。
- 频率相关: 效应强弱与声波频率密切相关。
- 非线性: 在强声场下,声电效应会表现出非线性特性。
- 可逆性: 理论上,电能也可以通过逆过程转换为声能。
主要应用领域:
- 声表面波(SAW)器件: 声电效应是 SAW 滤波器、延迟线、传感器、谐振器等器件的物理基础。叉指换能器(IDT)利用逆压电效应将电信号转换为声表面波,接收端 IDT 则利用(正)声电效应将声表面波转换回电信号, 。
- 超声传感器与换能器: 在需要将超声信号转换为电信号进行检测和分析的场合(如医学超声成像探头、无损检测探头),声电转换过程至关重要。
- 声电放大器: 利用载流子向声波释放能量的过程,可以实现声波的放大。
- 声电振荡器: 结合声波传播路径的反馈机制,可以构成声电振荡器。
- 材料特性研究: 声电效应可用于研究半导体材料的载流子浓度、迁移率、压电系数等参数。
与压电效应的关系:
声电效应与压电效应密切相关,但并非等同:
- 压电效应: 描述的是静态或准静态应力/应变与电极化/电场之间的线性关系。它是材料本身的特性。
- 声电效应: 描述的是传播的声波(动态应变场) 与材料中自由载流子运动(电流) 之间的相互作用。它依赖于材料的压电性,但核心是动态应变产生的电场对载流子的驱动作用以及两者之间的能量交换, 。
参考来源:
- HyperPhysics Concepts (Georgia State University): Acoustoelectric Effect - http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Solids/acouelec.html (权威物理学教育平台,解释基础原理)
- Encyclopedia of Semiconductor Terms (SEMI): Acoustoelectric Effect - https://www.semi.org/en/standards/encyclopedia-of-semiconductor-terms (行业组织术语库,提供专业定义与应用背景)
- IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control: (众多相关研究论文发表于此期刊,阐述SAW器件原理与应用) - https://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=91
- Ultrasound Transducer Basics (National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering - NIBIB): https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/ultrasound (政府机构资源,解释超声换能器中的能量转换,包含声电转换环节)
- 清华大学微电子学研究所相关课件/讲义: (国内顶尖高校相关专业课程内容,涵盖声表面波器件原理,涉及声电效应)
网络扩展解释
声电效应是指材料中声波(机械振动)与电信号之间相互转换或相互作用的物理现象,常见于半导体、压电材料或特定介质中。以下是详细解释:
1.定义与核心机制
声电效应主要表现为声波在材料中传播时,通过载流子(如电子或空穴)的相互作用产生电势或电流,或通过电场影响声波的传播特性。例如,在半导体中,声波的周期性势场会驱动载流子运动,形成电流或电压信号。
2.物理机制分类
- 压电效应主导:在压电材料中,声波引起晶格形变,产生极化电荷(压电势),从而生成电场。
- 形变势主导:在非压电材料(如普通半导体)中,声波通过晶格形变改变能带结构(形变势),影响载流子分布。
3.主要表现形式
- 声波衰减或放大:声波能量被载流子吸收(衰减)或载流子能量转移至声波(放大)。
- 电流特性改变:如声波导致电流饱和、声电振荡(周期性电流波动)或声电畴(局域电场结构)。
4.应用领域
- 声电转换器件:用于传感器、声波滤波器等。
- 地质勘探:通过分析声波在岩石中的电响应(如测井技术),判断地下介质特性。
5.补充说明
声电效应与压电效应有部分重叠,但前者更强调载流子与声波的动态耦合,而后者仅关注机械-电的直接转换。该效应研究对理解材料电声耦合特性及新型器件设计具有重要意义。
如需进一步了解实验方法或具体案例,可参考知网百科或相关声学文献。
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