طراحی، شبیه‌سازی و تحلیل عملکرد هیدروفن‌های حساس باند پهن فرکانس پایین با استفاده از ترانزیستورهای گیت معلق

در این مقاله ساختاری نوین برای  طراحی و ساخت هیدروفن‌های حساس باندپهن فرکانس پایین ارائه شده است. ساختار پیشنهادی از یک ترانزیستور با گیت معلق تشکیل شده‌است. با برخورد امواج آکوستیکی به گیت معلقی که روی یک ترانزیستور اثر میدانی قرار دارد، فاصله بین گیت و کانال ترانزیستور و به‌تبع آن ظرفیت خازنی معادل بین گیت و کانال ترانزیستور تغییر می‌کند که این امر به تغییر در جریان و ولتاژ خروجی ترانزیستور می‌انجامد. در اینجا از تغییر فاصلة بین گیت و کانال ترانزیستورکه به تغییر جریان درین-سورس منجر می‌شود، برای آشکارسازی امواج آکوستیکی استفاده می‌شود. به‌منظوریافتن حساسیت ساختار پیشنهادی، در ابتدا میزان جابه‌جایی بیمِ معلقِ ترانزیستور به روش المان محدود موردبررسی قرار می‌گیرد. حساسیت به‌دست‌آمده برای ساختار پیشنهادی در محدودة فرکانس پایین (فرکانس‌های زیر ده هزار هرتز که پایین‌تر از اولین فرکانس رزونانس است db170-) است که در مقایسه با مبدل‌های سنتی افزایش نسبتاً مناسبی را نشان می‌دهد. بازه فرکانسی به‌دست‌آمده برای این هیدروفن‌ها از فرکانس‌های بسیار پایین تا 5/13 کیلوهرتز بوده و برخلاف مبدل‌های پیزوالکتریک سنتی، این مبدل نیازی به تقویت‌کننده بار در نزدیکی المان پیزوسرامیک ندارد. علاوه براین، ابعاد ساختار پیشنهادی در مقایسه با ساختارهای متداول کوچک‌تر است.

Keywords:

آکوستیک , هیدروفن , سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی , سنسور , گیت معلق , ماسفت