МИНИАТЮРНЫЙ ЭЛЕКТРЕТНЫЙ МИКРОФОН Российский патент 1997 года по МПК H04R19/01 

Изобретение относится к электронной технике, в частности сурдотехнике, к конструированию и изготовлению миниатюрных электретных микрофонов для слуховых аппаратов.

Известна конструкция миниатюрного электретного микрофона для слуховых аппаратов [1] Микрофон выполнен в прямоугольном корпусе, в котором размещена фторопластовая мембрана, разделяющая корпус на два объема: домембранный, замембранный. При этом домембранный объем соединен с внешней средой большим акустическим отверстием, а замембранный малым, диаметром 100 мкм, выравнивающим отверстием, обеспечивающим выравнивание давления в обоих объемах при изменении внешнего атмосферного давления.

Над мембраной размещается перфорированный электрод, при этом между мембранной и электродом устанавливается диэлектрическая прокладка, толщина которой определяет величину зазора около 26 мкм между мембраной и электродом. На электроде устанавливается предварительный усилитель на полевом транзисторе с напряжением отсечки 0,3 B. Усилитель истоковый повторитель обеспечивает согласование микрофона с последующими устройствами.

Выводы усилителя соединяются с контактными площадками, размещенными по внешней стороне корпуса. Со стороны акустического отверстия на корпусе закреплен патрубок, необходимый для работы микрофона в составе слухового аппарата.

Недостатком данной конструкции является невоспроизводимость характеристик микрофона из-за низкой точности изготовления механическим способом элементов микрофона.

Кроме того, в этой конструкции очень трудно изготовить выравнивающее отверстие размером менее 100 мкм. Малый диаметр выравнивающего отверстия необходим для того, чтобы обеспечить прохождение воздуха и препятствовать прохождению влаги. Влага, проникающая в микрофон вместе с потом человека приводит к снижению потенциала электрета и деградации параметров микрофона.

Известна конструкция электретного микрофона прототипа [2] В данной конструкции в качестве мембраны используются тонкие пленки кремния. Все элементы микрофона, кроме корпуса и патрубка изготавливаются фотолитографией. Это обеспечивает высокую точность изготовления элементов и повышенную воспроизводимость характеристик микрофона.

Недостатком данной конструкции является трудность изготовления выравнивающего отверстия малого размера и вследствие этого не высокая надежность микрофона из-за деградации его параметров при попадении в микрофон влаги.

Техническим результатом данного изобретения является повышение надежности, упрощение технологии изготовления.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в известной конструкции миниатюрного электретного микрофона, содержащей корпус с патрубком и расположенными в нем мембраной, разделяющей корпус на два объема, электродом с отверстиями и электретом, расположенным над мембраной с зазором, согласующим усилителем, закрепленным на электроде, и акустическое и выравнивающее отверстия, выравнивающих отверстий может быть 1 + п, а выполнены они непосредственно в мембране напротив отверстий в электроде.

Выполнение выравнивающих отверстий непосредственно в мембране позволило изготавливать мембрану и выравнивающие отверстия в едином технологическом цикле, используя приемы фотолитографии, что позволяет изготавливать множество отверстий с малым диаметром, обусловленным сегодняшними возможностями фотолитографии.

Диаметр выравнивающего отверстия выбирается из двух условий. С одной стороны, оно должно быть малым, чтобы препятствовать прохождению влаги, а с другой, обеспечивать выравнивание давления в домембранном объеме, при изменении внешнего давления.

Для выполнения этих двух условий целесообразно делать в мембране несколько отверстий малого размера.

Выравнивающее отверстие размером в сечении более 10 мкм выполнять не целесообразно, так как это приводит к возбуждению замембранного пространства и ухудшению характеристик микрофона.

Так как чувствительность микрофона определяется емкостью между мембраной и электродом, необходимо размещать выравнивающие отверстия в мембране напротив отверстий в электроде, что и обеспечивает минимальное снижение емкости.

Изобретение поясняется чертежом, где дан корпус с патрубком 1, мембрана 2, электрод с отверстиями и электретом 3, прокладка 4, согласующий усилитель 5, домембранный объем 6, замембранный объем 7, акустическое отверстие 8, выравнивающие отверстия 9, выходные контакты 10.

Работает микрофон следующим образом: звук через патрубок 1 и акустическое отверстие 8 воздействует на мембрану 2, выполненную из кремния или металла. Мембрана 2 приходит в движение, изменяется емкость между электродом 3 и мембраной 2 и появляется ток смещения, который усиливается согласующим усилителем 5 и поступает на выходные контакты 10. Выравнивающие отверстия 8 соединяют замембранный 7 и домембранный 6 объемы, обеспечивая выравнивание давления в них.

Выравнивающие отверстия 9 расположены напротив отверстий электрода 3. Размер в сечении выравнивающих отверстий 9 равен 10 мкм, количество отверстий равно 6.

Использование: конструирование миниатюрных электретных микрофонов для слуховых аппаратов. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с патрубком, мембрану, электрод с отверстиями, электрет, расположенный над мембраной с зазором, согласующий усилитель. Непосредственно в мембране, напротив отверстий в электроде, выполнены выравнивающие отверстия в количестве 1 + п и размером в сечении не более 10 мкм. 1 ил.

Миниатюрный электретный микрофон, содержащий корпус с патрубком и расположенными в нем мембраной, разделяющей корпус на два объема, электродом с отверстиями и электретом, расположенным над мембраной с зазором, согласующим усилителем, закрепленным на электроде, и акустическое и выравнивающее отверстия, отличающийся тем, что выравнивающих отверстий может быть 1 + n, выполнены они непосредственно в мембране напротив отверстий в электроде и размером в сечении не более 10 мкм.