超声成像是现代医学成像的主要方法之一。与其他医学成像技术相比,超声成像技术对人体软组织的鉴别能力方面强且无电离辐射,应用广泛。然而,超声图像清晰度低的弱点限制了其应用。近年来出现的基于MEMS技术制造的电容式微机械超声传感器(CMUT)具有灵敏度高、无需匹配层、易于加工、频带宽等特点,使超声成像又成为医学成像的热点。尽管如此,超声图像的清晰度仍然是阻碍超声成像扩大应用的屏障。因此,提高医学超声成像的分辨率,扩大其应用显得尤为重要。本文提出了一种新型电容式微机械超声传感器,通过增加传感器的频带宽提高超声图像的分辨率,可同时应用于医学超声成像和治疗,且可应用于多频需求。首先分析了CMUT的工作原理,通过一阶集总模型,分析CMUT的塌陷电压,利用梅森等效电路模型,分析薄膜的机械阻抗、有效电容特性参数。对应用于新型CMUT方形振膜挠度和共振频率进行了公式推导,为设计新型CMUT奠定理论基础。使用有限元仿真软件对方形振膜建立了三维模型,并进行了仿真分析,验证了应用于新型CMUT方形振膜理论推导公式的有效性。然后,建立了传感器增益公式并进行了研究,在此基础上对CMUT在发射和接收模式下的性能影响因素进行了分析。在发射模式下,分析了薄膜边长、间隙高度、共振频率等因素对CMUT带宽、以及衬底厚度对压力带宽积的影响。通过分析可知,在发射模式下随着薄膜边长的增加,在初始阶段,CMUT的压力带宽积随之增加,之后压力带宽积会趋于一个稳定值,但带宽很小。而且,在发射模式下,带宽与间隙高度无关。所以如果工作在发射模式下需要更大的发射声压,此时可以忽略间隙高度对带宽的影响。在接收模式下,分析了薄膜边长、电极位置、介质阻抗、间隙高度对CMUT带宽的影响。可以得出,介质声阻抗、薄膜边长、厚度都会影响增益带宽积和带宽,同时也分析了间隙高度对增益带宽积和带宽的影响。当薄膜边长不断增大时,带宽会降低而传感器增益会增加。基于以上CMUT性能分析,设计了新型CMUT的高频和低频结构参数。对新型CMUT结构进行设计与仿真,包括CMUT薄膜的自然频等。此外对新型CMUT进行了机电耦合仿真分析。将传统单频和新型CMUT结构性能对比分析,通过分析结果可以得出:新型CMUT具有更宽的带宽,可提高超声图像的分辨率。最后,对新型CMUT加工工艺流程进行了设计,并对关键工艺进行了分析。