Емкостные детекторы

В емкостных детекторах механическое смещение при подаваемом на электроды (смещающем) напряжении, преобразуется в изменение емкости конденсатора, или количества зарядов, что, соответственно, генерирует электрический ток в замкнутой цепи. Так как электрический ток характеризует скорость переноса зарядов (), то его изменение при изменении расстояния между электродами на величину Δz при смещающем напряжении V=V₀sin(ωt) может быть примерно определена по соотношению: . Более точно генерируемый ток на выходе из системы, модель которой изображена на рис.26, а поведение описывается уравнением Мэтью (см. раздел 3.2.1) при аппроксимации к дифференциальному уравнению первого порядка, описывается соотношением: , где ; ; .

При использовании емкостных детекторов паразитная емкость в решающей степени определяет чувствительность таких детекторов. В микромасштабе в динамических условиях изменения емкости вследствие смещения механического элемента обычно варьируется в пределах 10^-9-10^-12 Ф и достаточно легко детектируется при сравнительно низких частотах колебаний, используемых в микросистемах. При переходе на наномасштаб типичные модуляции емкости осуществляются в пределах 10^-16-10^-18Ф. При этом паразитная емкость чипа и встроенных схем может быть на несколько десятичных порядков больше. Помимо ликвидации эффекта от большого паразитного импеданса встроенных схем решение этой проблемы ищут во встраивании усилителя сигнала непосредственно в нанорезонатор. При использовании одноэлектронного транзистора достигнута чувствительность к смещению порядка 4 фм/Гц ^-1/2.