بهبود حساسیت هیدروفن با استفاده از ترانزیستور گیت معلق دارای Proof Mass در فرکانس های پایین

در این مقاله با استفاده از ترانزیستور گیت معلق دندانه شانه ای، یک هیدروفن در فرکانس های پایین طراحی و شبیه سازی شده است. مکانیزم عملکرد این مبدل بر اساس تغییر خازن گیت-سورس در ترانزیستور ماسفت است که در آن  گیت ترانزیستور با دو میله به صورت معلق بالای کانال ترانزیستور قرار گرفته است. در پاسخ به موج آکوستیکی ورودی، گیت ترانزیستور دچار خمش شده و به تغییر ظرفیت خازن گیت-سورس منجر می شود. درنتیجه موج آکوستیکی به تغییر جریان ترانزیستور منجر می شود. برخلاف تحقیقات پیشین که از گیت مستطیلی مسطح استفاده شده است، در اینجا از ساختار دندانه شانه ای استفاده شده است تا بتوان ظرفیت خازن گیت- سورس را افزایش داد. به این منظور در  ابتدا ساختار و پارامترهای آن معرفی شده است. پس از تحلیل مدهای ارتعاشی ساختار، تاثیر پارامترهایی مانند فشار، استرس و ضخامت گیت روی حساسیت بررسی خواهد شد. درانتها نیز با تغییر جنس گیت با مواد مختلف، حساسیت هیدروفون محاسبه و حساسیت نهایی ساختار با منابع مرجع مقایسه شده است. در این مقاله محاسبات حساسیت و پهنای باند با بهره گیری از نرم افزارهای المان محدود انجام  شده است. نتایج به دست آمده حاکی از افزایش حساسیت هیدروفن، در این ساختار تا حدود db -165 در فرکانس های پایین است. علاوه براین پاسخ فرکانسی ساختار پیشنهادی در بازه 11400-10 هرتز هموار است.