[发明专利]具有充电电压源的电容微机械超声换能器设备

权利要求书

1.一种用于发射和/或接收超声波的电容微机械超声换能器(CMUT)设备(1)，包括：

至少一个CMUT单元(10)，其包括：包括第一电极(22)的衬底(13)、包括第二电极(20)的膜(15)、在所述第一电极(22)与所述第二电极(20)之间的至少一个介电层(21、23)、以及形成在所述衬底(13)与所述膜(15)之间的腔(18)，

所述CMUT设备(1)还包括：

工作偏压源(25)，其用于在发射和/或接收超声波期间，在所述第一电极(22)与所述第二电极(20)之间供应第一极性的工作偏压(V_B)，

充电电压源(30)，其用于在发射和/或接收超声波之前在所述第一电极(22)与所述第二电极(20)之间供应第二极性的额外的充电电压(V_C)，所述第二极性为所述第一极性的反极性，以及

控制单元(40)，其用于控制所述充电电压源(30)，以控制所述至少一个介电层(21、23)中的电荷，其中，所述控制单元适于控制所述充电电压源，以在足够长的时间段内供应所述充电电压，从而使所述至少一个介电层(21、23)充电来增加所述CMUT单元的输出压力和/或接收灵敏度。

2.如权利要求1所述的CMUT设备，其中，所述充电电压(V_C)在所述CMUT设备(1)的制作期间被供应，使得其基本上永久性地保留在所述至少一个介电层(21、23)中。

3.如权利要求1所述的CMUT设备，其中，所述控制单元(40)还适于控制所述工作偏压源(25)。

4.如权利要求3所述的CMUT设备，其中，所述控制单元(40)适于控制所述工作偏压源(25)，以在足够长的时间段内供应所述工作偏压(V_B)，从而在所述至少一个介电层(21、23)中提供显著的电荷积聚。

5.如权利要求1所述的CMUT设备，其中，所述控制单元(40)适于控制所述工作偏压源(20)，以在发射和/或接收超声波期间在第一时间段(T_B)内供应所述工作偏压(V_B)；并且适于控制所述充电电压源(30)，以在发射和/或接收超声波之前在第二时间段(T_C)内供应所述充电电压(V_C)。

6.如权利要求1或3所述的CMUT设备，其中，所述控制单元(40)适于控制所述充电电压源(30)，以周期性地供应所述充电电压(V_C)。

7.如权利要求3所述的CMUT设备，其中，所述控制单元(40)适于控制所述工作偏压源(25)，以在第一电压水平(V1)供应所述工作偏压(V_B)；并且适于控制所述充电电压源(30)，以在不同于所述第一电压水平(V1)的第二电压水平(V2)供应所述充电电压(V_C)。

8.如权利要求1所述的CMUT设备，还包括监测单元(50)，所述监测单元用于监测所述至少一个介电层(21、23)中的电荷。

9.如权利要求8所述的CMUT设备，其中，所述监测单元(50)适于监测所述CMUT设备(1)的电容-电压(CV)曲线的移位；或者适于在变化所述充电电压(V_C)的同时监测所述输出压力和/或所述接收灵敏度。

10.如权利要求8所述的CMUT设备，其中，所述监测单元(50)适于检测所述至少一个介电层(21、23)中的电荷何时不足。

11.如权利要求10所述的CMUT设备，其中，所述控制单元(40)适于控制所述充电电压源(30)，以在所述监测单元(50)检测到所述至少一个介电层(21、23)中的电荷不足时，再次施加所述充电电压(V_C)。

12.如权利要求8所述的CMUT设备，其中，所述控制单元(40)和所述监测单元(50)被实施在相同的设备中。

13.如权利要求1所述的CMUT设备，还包括交流电流源(27)，所述交流电流源用于在所述第一电极(22)与所述第二电极(20)之间供应交流电流(V_AC)，以发射超声波。