新型电容式微机械超声波换能器(CMUT)

超声波换能器在工业、医疗和国防等领域具有巨大的应用市场，针对传统压电晶体超声波换能器一致性低、难以加工二维阵列等问题，提出了一种基于MEMS技术的新型CMUT敏感单元结构。与传统的CMUT敏感单元将上电极加工在振动薄膜顶部不同，新型CMUT敏感单元的上电极加工在振动薄膜的底部，通过减小电容器上下极板之间的距离提高CMUT的发射性能和接收性能。利用Comsol Multiphysics对CMUT敏感单元进行了模态和瞬态仿真分析，仿真结果表明，上电极位置的变化没有导致换能器工作带宽的变化，新型结构单个CMUT敏感单元的接收灵敏度为0.17fA/Pa,振动薄膜中心处的发射声压为0.43Pa,分别为相同条件下传统结构的3.76倍和8.46倍。