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 گیت-سورس 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 گیت-سورس 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 گیت-سورس 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.

کلیدواژه ها:

هیدروفن ، سنسور ، دندانه شانه ای ، گیت معلق ، آکوستیک ، سیستم‌های میکروالکترومکانیک ، ماسفت