Capacitive micromachined ultrasonic transducer (original) (raw)
A capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT) is a relatively new concept in the field of ultrasonic transducers. Most of the commercial ultrasonic transducers today are based on piezoelectricity. CMUTs are the transducers where the energy transduction is due to change in capacitance. CMUTs are constructed on silicon using micromachining techniques. A cavity is formed in a silicon substrate, and a thin layer suspended on the top of the cavity serves as a membrane on which a metallized layer acts an electrode, together with the silicon substrate which serves as a bottom electrode.
| Property | Value |
|---|---|
| dbo:abstract | A capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT) is a relatively new concept in the field of ultrasonic transducers. Most of the commercial ultrasonic transducers today are based on piezoelectricity. CMUTs are the transducers where the energy transduction is due to change in capacitance. CMUTs are constructed on silicon using micromachining techniques. A cavity is formed in a silicon substrate, and a thin layer suspended on the top of the cavity serves as a membrane on which a metallized layer acts an electrode, together with the silicon substrate which serves as a bottom electrode. If an AC signal is applied across the biased electrodes, the vibrating membrane will produce ultrasonic waves in the medium of interest. In this way it works as a transmitter. On the other hand, if ultrasonic waves are applied on the membrane of a biased CMUT, it will generate alternating signal as the capacitance of the CMUT is varied. In this way, it works as a receiver of ultrasonic waves. As CMUTs are micromachined devices, it is easier to construct 2D arrays of transducers using this technology. This means large numbers of CMUTs could be included in a transducer array providing larger bandwidth compared to other transducer technologies. To achieve a high frequency operation using CMUTs is easier due to its smaller dimensions. The frequency of operation depends on the cell size (cavity of membrane), and on the stiffness of the material used as a membrane. As it is built on silicon, the integration of electronics would be easier for the CMUTs compared to other transducer technologies. The properties to use in high frequency with large bandwidth makes it a good choice to use as a transducer in medical imaging, especially in an intravascular ultrasound (IVUS). Because of its broader bandwidth, it could be used in second-harmonic imaging. Also some experiments have been performed to use CMUTs as hydrophones. (en) I CMUT, sigla di Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer, sono dei dispositivi su silicio atti alla generazione e alla ricezione delle onde (ultra)acustiche. Tali dispositivi, nati verso la metà degli anni '90 presso la Stanford University (USA), sono oggi una valida alternativa ai dispositivi classici, che utilizzano materiali piezoelettrici per la conversione dell'energia elettrica in onde acustiche e viceversa. Stanno trovando un utile impiego nel campo dell'ecografia medica, per la loro particolare versatilità di disegno (è possibile con estrema facilità ottenere dispositivi per l'imaging 3D del corpo umano) e per l'economia di scala a cui sono sottoposti, essendo comunque dei dispositivi su silicio. Le prestazioni, in alcuni campi di applicazione, possono essere vantaggiose rispetto a quelle di un classico trasduttore piezoelettrico, ma non c'è ancora traccia di integrazione nelle macchine ecografiche commerciali. (it) Ємнісні мікрооброблені ультразвукові трансдюсери (англ. Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers, CMUT) є відносно новим поняттям в галузі ультразвукових перетворювачів. Більшість комерційно використовуваних ультразвукових перетворювачів сьогодні, засновані на п'єзоелектриці. CMUT є перетворювачами, у яких енергія трансдукції пов'язана зі зміною ємності. CMUT побудовані на кремнії з використанням техніки мікрообробки. У кремнієвій підкладці утворюється порожнина, а тонкий шар на верхній частині порожнини служить мембраною, на якій нанесено металізований шар, що діє як електрод у комплексі з кремнієвою підкладкою, яка слугує донним електродом. Якщо сигнал змінного струму відхиляє електроди він буде генерувати ультразвукові хвилі. У цьому випадку, трансдюсер працює як передавач. Якщо ультразвукові хвилі діють на мембрану, відхиляючи CMUT, він буде генерувати змінний струм відповідно до зміни ємності CMUT. Таким чином, він працює як приймач ультразвукових хвиль. Оскільки CMUT виготовлені за допомогою мікрообробки, при використанні цієї технології легше побудувати 2D і 3D масиви датчиків. Це означає, що велике число CMUT можуть бути включені в масив датчика, забезпечуючи більшу пропускну здатність в порівнянні з іншими технологіями перетворювача. Досягнення високої робочої частоти при використанні CMUT легше через їх менший розмір. Частота роботи залежить від розміру осереддя (порожнина мембрани) і від жорсткості матеріалу, що використовується як мембрана. Інтеграція з іншою мікроелектронікою для CMUT у порівнянні з іншими технологіями перетворювачів легша, оскільки перетворювач побудований на кремнії. Можливість використання на високих частотах з великою пропускною здатністю робить такий перетворювач гарним вибором для використання як датчика в медичній візуалізації, особливо при внутрішньосудинному ультразвуковому дослідженні (ВСУЗД). Через свою більш широкої смуги пропускання, він також може бути використані при генерації другої оптичної гармоніки. Також були проведені деякі експерименти щодо використання CMUT як гідрофонів. (uk) |
| dbo:wikiPageExternalLink | http://field-ii.dk/ http://www.egr.msu.edu/~fultras-web/ |
| dbo:wikiPageID | 30782176 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageLength | 8665 (xsd:nonNegativeInteger) |
| dbo:wikiPageRevisionID | 1119220411 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageWikiLink | dbr:Benchmarking dbr:Electrode dbr:Surface_micromachining dbr:Metallizing dbr:Stiction dbr:Anodic_bonding dbr:Medical_imaging dbr:Piezoelectricity dbr:Alternating_current dbr:Bandwidth_(signal_processing) dbr:Intravascular_ultrasound dbr:Hydrophone dbr:Acoustic_membrane dbc:Ultrasound dbr:Coating dbc:Transducers dbr:Capacitance dbr:Second-harmonic_imaging_microscopy dbr:Signal dbr:Silicon dbr:Vibrations_of_a_circular_membrane dbr:Transmitter dbr:Ultrasonic_transducer dbr:IVUS dbr:Current_bias dbr:Ultrasonic_wave |
| dbp:wikiPageUsesTemplate | dbt:Cleanup dbt:More_citations_needed dbt:Multiple_issues dbt:Reflist dbt:Short_description dbt:Use_dmy_dates |
| dcterms:subject | dbc:Ultrasound dbc:Transducers |
| rdfs:comment | A capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT) is a relatively new concept in the field of ultrasonic transducers. Most of the commercial ultrasonic transducers today are based on piezoelectricity. CMUTs are the transducers where the energy transduction is due to change in capacitance. CMUTs are constructed on silicon using micromachining techniques. A cavity is formed in a silicon substrate, and a thin layer suspended on the top of the cavity serves as a membrane on which a metallized layer acts an electrode, together with the silicon substrate which serves as a bottom electrode. (en) I CMUT, sigla di Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer, sono dei dispositivi su silicio atti alla generazione e alla ricezione delle onde (ultra)acustiche. Tali dispositivi, nati verso la metà degli anni '90 presso la Stanford University (USA), sono oggi una valida alternativa ai dispositivi classici, che utilizzano materiali piezoelettrici per la conversione dell'energia elettrica in onde acustiche e viceversa. (it) Ємнісні мікрооброблені ультразвукові трансдюсери (англ. Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers, CMUT) є відносно новим поняттям в галузі ультразвукових перетворювачів. Більшість комерційно використовуваних ультразвукових перетворювачів сьогодні, засновані на п'єзоелектриці. CMUT є перетворювачами, у яких енергія трансдукції пов'язана зі зміною ємності. CMUT побудовані на кремнії з використанням техніки мікрообробки. У кремнієвій підкладці утворюється порожнина, а тонкий шар на верхній частині порожнини служить мембраною, на якій нанесено металізований шар, що діє як електрод у комплексі з кремнієвою підкладкою, яка слугує донним електродом. (uk) |
| rdfs:label | Capacitive micromachined ultrasonic transducer (en) CMUT (it) Ємнісні мікрооброблені ультразвукові трансдюсери (uk) |
| owl:sameAs | wikidata:Capacitive micromachined ultrasonic transducer dbpedia-it:Capacitive micromachined ultrasonic transducer dbpedia-uk:Capacitive micromachined ultrasonic transducer https://global.dbpedia.org/id/4ey6s |
| prov:wasDerivedFrom | wikipedia-en:Capacitive_micromachined_ultrasonic_transducer?oldid=1119220411&ns=0 |
| foaf:isPrimaryTopicOf | wikipedia-en:Capacitive_micromachined_ultrasonic_transducer |
| is dbo:wikiPageRedirects of | dbr:Capacitive_Micromachined_Ultrasonic_Transducers dbr:Capacitive_micromachined_ultrasonic_transducers dbr:Capacitive_Micromachined_Ultrasonic_Transducers_(CMUT) dbr:Capacitive_Micromachined_Ultrasound_Transducer dbr:CMUT |
| is dbo:wikiPageWikiLink of | dbr:Capacitive_Micromachined_Ultrasonic_Transducers dbr:Capacitive_micromachined_ultrasonic_transducers dbr:Medical_ultrasound dbr:Acoustic_microscopy dbr:Capacitive_Micromachined_Ultrasonic_Transducers_(CMUT) dbr:Capacitive_Micromachined_Ultrasound_Transducer dbr:CMUT |
| is foaf:primaryTopic of | wikipedia-en:Capacitive_micromachined_ultrasonic_transducer |