بهبود حساسیت هیدروفن با استفاده از ترانزیستور گیت معلق دندانه شانه‌ای در فرکانس‌های پایین

در این مقاله یک هیدروفن با استفاده از ترانزیستور گیت معلق دندانه شانه ای در فرکانس‌های پایین طراحی و شبیه‌سازی شده است. مکانیزم عملکرد این مبدل بر اساس تغییر خازن گیتسورس در ترانزیستور ماسفت است. گیت ترانزیستور توسط دو میله به صورت معلق بالای کانال ترانزیستور قرار گرفته است. در پاسخ به موج آکوستیکی ورودی، گیت ترانزیستور دچار خمش شده و منجر به تغییر ظرفیت خازن گیتسورس می‌شود. در نتیجه موج آکوستیکی منجر به تغییر جریان ترانزیستور می‌شود. برخلاف تحقیقات پیشن که از گیت مستطیلی مسطح استفاده شده است، در این‌جا از ساختار دندانه شانه‌ای استفاده شده تا بتوان ظرفیت خازن گیتسورس را افزایش داد. در این مقاله، ابتدای امر، به معرفی ساختار و پارامترهای آن پرداخته می‌شود. پس از تحلیل مدهای ساختار، تاثیر پارامترهایی نظیر فشار، استرس و ضخامت گیت بر روی حساسیت بررسی خواهد شد. در آخر حساسیت ساختار با تغییر جنس گیت با مواد مختلف نشان داده می‌شود و حساسیت نهایی ساختار با منابع مرجع مقایسه می‌گردد. با بهره‌گیری از نرم افزار‌های المان محدود، حساسیت و پهنای باند محاسبه شده است. نتایج بدست آمده حاکی از افزایش حساسیت هیدروفن، در این ساختار، تا حدود (ref: 1v/1µpa) db 165 در فرکانس‌های پایین می باشد. علاوه براین، پاسخ فرکانسی ساختار پیشنهادی در بازه hz 11400-10 هموار می باشد.

sensitivity improvment of hydrophone employing suspended and combdrived gate of transistor in low frequncies

in this paper a new hydrophone sensor in low frequency has been designed and simulated. transducer mechanism is based on variation of gate source capacitor in mosfet transistor. gate of transistor is suspended using two beams. in response to incoming acoustic wave, gate will go under deformation and cause variation of gatesource capacitor. as a result, acoustic wave will alter drain source current of mosfet transistor. in contrast to privies studies, instead of using uniform rectangular gate, combdrive gate is proposed so as to increase the gatesource capacitor. at beginning, structure and parameters such as pressure, stress and thickness of gate carried out. finally, for different material the sensitivity is calculated and compared with previous studies. by employing finiteelementmethod simulation software sensitivity and bandwidth has been calculated. simulation results indicate high sensitivity around 165db (ref: 1v/1µpa) in low frequencies. proposed hydrophone shows flat frequency response in rang of 1011400 hz.