طراحی وتحلیل میکروفون خازنی memsبه صورت مجتمع باتقویت کنندهcmosبرروی یک ویفر

در این پژوهش، مدل جدیدی برای میکروفون های خازنی mems، جهت استفاده در مدارهای مجتمع نشان داده شده است. این میکروفون دارای دیافراگمی به ضخامت (1?m)و ابعاد (0.5×0.5?mm?^2 ) می باشد. فاصله هوایی در نظر گرفته شده برای این میکروفون(1?m) می باشد. در طراحی این میکروفون، از یک دیافراگم شیار دار که بوسیله بازوهایی نگه داشتهمی شوند، استفاده شده است که سبب کاهش استرس در دیافراگم می شود و همچنین تعداد 16 حفره جهت خروج هوای میان دیافراگم و الکترود پایینی، برروی دیافراگم ایجاد شده است. پارامترهای مهم و تاثیرگذار در رفتار میکروفون، مانند ولتاژ pull-inو حساسیت با استفاده از تحلیل تئوری و نتایج شبیه سازی به ترتیب برابر 3.82 ولت و 6.923 میلی ولت بر پاسکال بدست آمد. میزان ظرفیت خازنی میکروفون در حالتی که هیچ گونه سیگنال فشاری وجود ندارد برابر با 2.3 پیکوفاراد می باشد. با استفاده از روابط موجود میان ظرفیت خازنی و سیگنال فشار اعمال شده، مدلی برای میکروفون خازنی memsارائه می شود، که دارای سه پورت است. پورت های 1 و 2 نشان دهنده دیافراگم و صفحه ثابت میکروفون می باشند و سیگنال فشار امواج صوتی به پورت 3 متصل می گردد. برای بایاس میکروفون از یک منبع ولتاژ dcبرابر 2.3 ولت و یک مقاومت 1 گیگااهمی استفاده شده است. همچنین برای حذف نویزها در فرکانس پایین یک مدار فیلتر rcدر مدار قرار می گیرد. میکروفون به تغییرات دامنه و فرکانی سیگنال فشار اعمال شده، پاسخ مناسبی می دهد و سیگنال های ولتاژ و جریان میکروفون، به مانند فشار اعمالی رفتار می کنند. از مهمترین مزیت های این مدل، قرار گرفتن سیگنال فشار به همراه میکروفون در کنار سایر مدارهای واسط می باشد، که این امکان را جهت بررسی مشخصات میکروفون در شرایط مختلف فراهم می کند. تحلیل المان اجزای محدود(fem) با استفاده از شبیه ساز intellisuiteانجام گرفته و نتایج مربوط به مدل سازی میکروفون در کنار سایر مدارها در شبیه ساز adsمورد بررسی قرار گرفته است