低噪声电容式超声传感器的结构与电路设计

摘要

本文提出了一种紧凑的可动浮栅型电容式超声传感器(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer,CMUT)器件结构和低噪声高频电路.该结构包含通常CMUT上下电极和MOS晶体管.建模对浮栅型CMUT器件进行了直流分析和时变电容的瞬态分析,模拟结果表明该传感器结构比传统CMUT具有更低的寄生电容和输出阻抗.在1.5Pa超声声压下进行Cadence和ANSYS仿真,输出信号为40.1 mV,在1 MHz等效输出噪声为16.59 nV/Hz1/2,直流增益为74.73dB,单位增益带宽为488 MHz.指标优于传统的CMUT结构,具有医学三维成像的应用前景.