بهبود حساسیت هیدروفن با استفاده از ترانزیستور گیت معلقِ دارای proof mass در فرکانس‌های پایین

در این پژوهش یک مبدل هیدروفن باند پهن فرکانس پایین طراحی و شبیه‌سازی شده است. هسته‌ی اصلی این ساختار را ترانزیستور ماسفت نوع n تشکیل می‌دهد. امپدانس ورودی بالا و امپدانس خروجی پایین ماسفت‌ها مزیت عمده‌ی استفاده از این ترانزیستور ها در مبدل‌ها است. گیت این ترانزیستور به صورت معلق و به شکل صفحه مستطیل مسطح، که دارای proof mass می‌باشد بالای آن قرار گرفته است. اساس کار این هیدروفن تغییر ظرفیت خازن ایجاد شده بین گیت و کانال ترانزیستور به دلیل تاثیر موج آکوستیکی بر سطح گیت است؛ که به دنبال آن جریان و ولتاژ خروجی ترانزیستور تغییر می‌کند. جریان بالای ترانزیستورها از دیگر مزیت استفاده‌ی آن‌ها است؛ چرا که جریان خروجی بیشتر، حساسیت بالاتری را به ‌دنبال دارد. در این مقاله، ابتدا به معرفی ساختار و پارامترهای آن پرداخته می شود. پس از تحلیل مدهای گیت، پارامترهای اساسی ساختار و تاثیر آنها روی حساسیت ساختار بررسی می شود. در آخر نیز پس از بررسی تغییر جنس گیت با مواد مختلف، حساسیت نهایی ساختار با حساسیت مراجع مقایسه میگردد. حساسیت این ساختار که در بازه ی فرکانسی  hz 1010010 عملکرد خطی دارد،  db 160 می باشد که نسبت به تحقیقات پیشین بهبود چشمگیری داشته است.

Sensitivity Improvement of Hydrophone Employing Suspended and Proof Mass Gate Transistor in Low Frequencies

In this paper a new wideband hydrophone is designed and simulated for low frequencies. NMOS transistor is the main part of this structure. High input impedance and low output impedance are two major advantages of employing transistor in these transducers. Suspended rectangular beam with proof mass form the gate of NMOS. Basic performance of this hydrophone relies on variations of gatesource capacitor in response to effect of acoustic wave on beam which causes alternation of NMOS current. Another benefit of using transistors is their high current which contribute to higher sensitivity. This paper starts with introduction of the structure and its related parameters. Following that modal analysis is carried out and effects of parameters are investigated. At the end, different materials are used and their sensitivity are compared with previous works. The proposed hydrophone shows linear behavior in 1010100 Hz frequency range, with high sensitivity of 160db that shows remarkable improvement compared with previous researches.