طراحی، شبیه سازی و تحلیل عملکرد هیدروفن های حساس باند پهن فرکانس پایین با استفاده از ترانزیستورهای گیت معلق

در این مقاله ساختاری نوین برای  طراحی و ساخت هیدروفن های حساس باندپهن فرکانس پایین ارائه شده است. ساختار پیشنهادی از یک ترانزیستور با گیت معلق تشکیل شده است. با برخورد امواج آکوستیکی به گیت معلقی که روی یک ترانزیستور اثر میدانی قرار دارد، فاصله بین گیت و کانال ترانزیستور و به تبع آن ظرفیت خازنی معادل بین گیت و کانال ترانزیستور تغییر می کند که این امر به تغییر در جریان و ولتاژ خروجی ترانزیستور می انجامد. در اینجا از تغییر فاصله بین گیت و کانال ترانزیستورکه به تغییر جریان درین-سورس منجر می شود، برای آشکارسازی امواج آکوستیکی استفاده می شود. به منظوریافتن حساسیت ساختار پیشنهادی، در ابتدا میزان جابه جایی بیم معلق ترانزیستور به روش المان محدود موردبررسی قرار می گیرد. حساسیت به دست آمده برای ساختار پیشنهادی در محدوده فرکانس پایین (فرکانس های زیر ده هزار هرتز که پایین تر از اولین فرکانس رزونانس است db170-) است که در مقایسه با مبدل های سنتی افزایش نسبتا مناسبی را نشان می دهد. بازه فرکانسی به دست آمده برای این هیدروفن ها از فرکانس های بسیار پایین تا 13/5کیلوهرتز بوده و برخلاف مبدل های پیزوالکتریک سنتی، این مبدل نیازی به تقویت کننده بار در نزدیکی المان پیزوسرامیک ندارد. علاوه براین، ابعاد ساختار پیشنهادی در مقایسه با ساختارهای متداول کوچک تر است.