طراحي، شبيه‌سازي و تحليل عملكرد هيدروفن‌هاي حساس باند پهن فركانس پايين با استفاده از ترانزيستورهاي گيت معلق

در اين مقاله ساختاري نوين براي طراحي و ساخت هيدروفن‌هاي حساس باندپهن فركانس پايين ارائه شده است. ساختار پيشنهادي از يك ترانزيستور با گيت معلق تشكيل شده‌است. با برخورد امواج آكوستيكي به گيت معلقي كه روي يك ترانزيستور اثر ميداني قرار دارد، فاصله بين گيت و كانال ترانزيستور و به‌تبع آن ظرفيت خازني معادل بين گيت و كانال ترانزيستور تغيير مي‌كند كه اين امر به تغيير در جريان و ولتاژ خروجي ترانزيستور مي‌انجامد. در اينجا از تغيير فاصلة بين گيت و كانال ترانزيستوركه به تغيير جريان درين-سورس منجر مي‌شود، براي آشكارسازي امواج آكوستيكي استفاده مي‌شود. به‌منظوريافتن حساسيت ساختار پيشنهادي، در ابتدا ميزان جابه‌جايي بيمِ معلقِ ترانزيستور به روش المان محدود موردبررسي قرار مي‌گيرد. حساسيت به‌دست‌آمده براي ساختار پيشنهادي در محدودة فركانس پايين (فركانس‌هاي زير ده هزار هرتز كه پايين‌تر از اولين فركانس رزونانس است db170-) است كه در مقايسه با مبدل‌هاي سنتي افزايش نسبتاً مناسبي را نشان مي‌دهد. بازه فركانسي به‌دست‌آمده براي اين هيدروفن‌ها از فركانس‌هاي بسيار پايين تا 5/ 13 كيلوهرتز بوده و برخلاف مبدل‌هاي پيزوالكتريك سنتي، اين مبدل نيازي به تقويت‌كننده بار در نزديكي المان پيزوسراميك ندارد. علاوه براين، ابعاد ساختار پيشنهادي در مقايسه با ساختارهاي متداول كوچك‌تر است.