Капсюль конденсаторного микрофона Советский патент 1989 года по МПК H04R19/04 

увеличения термостабильности и равномерности его частотной характерис- тики. Капсюль изготавливается методами полупроводниковой интегральной, технологии и состоит из двух электродов (подвижного и базового), разделенных воздушным промежутком. Базовый электрод 2 представляет собой пластину кремния, легированную со стороны подвижного электрода 1, и нанесенный на легированную поверхность электрет 8. Подвижный электрод 1 также выполнен из пластины кремния, легированной со стороны базового электрода, с .нанесенным на легированную поверхность композитным диэлектриком, содержащим два слоя двуокиси и нитрида кремния, причем в подвижном электроде выполнен ряд выемок, а в базовом электроде выполнены акустические отверстия 9, 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к емкостным электроакустическим преобразователям, в частности к конденсаторным микрофонам и позволяет получить миниатюрный микрофон с равномерной частотной характеристикой в заданном диапазоне звуковых частот. Целью изобретения является улучшение качества характеристик капсюля путем увеличения термостабильности и равномерности его частотной характеристики. Капсюль изготавливается методами полупроводниковой интегральной технологии и состоит из двух электродов (подвижного и базового), разделенных воздушным промежутком. Базовый электрод 2 представляет собой пластину кремния, легированную со стороны подвижного электрода 1, и нанесенный на легированную поверхность электрет 8. Подвижный электрод 1 также выполнен из пластины кремния, легированной со стороны базового электрода, с нанесенным на легированную поверхность композитным диэлектриком, содержащим два слоя двуокиси и нитрида кремния, причем в подвижном электроде выполнен ряд выемок, а в базовом электроде выполнены акустические отверстия 9. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1

Изобретение относится к емкостным электроакустическим преобразователям к конденсаторным микрофонам.

Целью изобретения является повы- шение стабильности характеристик капсюля путем увеличения термоста- бильности и равномерности его частотной характеристики.

На фиг.1 изображен капсюль микрофона; на фиг.2 - базовый электрод; на фиг.З - эквивалентная электрическая схема капсюля.

Капсюль состоит из подвижного 1 и неподвижного 2 кремниевых электродов, разделенных воздушным промежутком 3, ширина которого задается высотой упоров 4 из кремния на электроде 1. Звукочувствительными элемента ми служат пластины 5 кремния в местах выемок на электроде 1. Для электрической изоляции подвижного электрода 1 относительно базового (неподвижног электрода) 2 и уменьшения механических напряжений в пластинах 5 на нижнюю поверхность электрода 1 нанесен композитный диэлектрик, состоящий из двух слоев: двуокиси кремния 6 и нитрида кремния 7. На поверхность базового электрода 2, обращенную к подвижному электроду 1, нанесен электрет 8. Электроды 1 и 3 легированы со стороны воздушного промежутка. В базовом электроде 2 выполнены акустические отверстия 9. По периметру внешних поверхностей электродов 1 и 2 нанесены контактные дорожки 10.

Геометрические размеры выемок, толщина пластины 5 кремния в местах выемок, количество выемок, ширина воздушного зазора между электродами, площадь акустических отверстий определяются исходя из заданных величин чувствительности и уровня шумов,равномерности частотнойхарактеристики в заданном диапазоне звуковых частот. Неравномерность частотной характеристики микрофона со стороны высоких частот, вблизи резонанса, определяется соотношением

А - 10 lg (l - fl)2 + (г0С02«6),

де Ј6 Ся

г f максимальная частота рабочего диапазона; эквивалентная податливость воздуха в капсюле; эквивалентное сопротивление потерь в капсюле, обусловленное вязкостью воздуха; резонансная частота капсюля, определяемая из соотношения (фиг.З)

/ - о 47 Ь II

Ј0 - г2Т|р(1 }2) .

где Е - модуль упругости пластины

подвижного электрода; - ее коэффициент Пуассона; плотность пластины; толщина пластины; радиус пластины. Эквивалентное сопротивление пот терь вычисляется через вязкость воздуха (U, площадь базового электрода

Р h

г So, площадь отверстия S , толщину воздушного промежутка S посредством соотношения

Ч И

Sfei N2

lnsf

0,25 - (5|i Капсюль микрофона работает следующим образом.

Звуковые колебания воздушной среды воздействуют на кремниевые пластины 5. Пластины под их действием прогибаются, изменяя емкость капсюля; Поляризующее напряжение создает электрет 8, который может быть выполнен из слоя окиси кремния. При изменении емкости заряженного конденсатора воз- 25 никает электродвижущая сила, пропор- -циональная звуковому давлению.

20

Формула изобретения

Капсюль конденсаторного микрофона, состоящий из подвижного электрода и отделенного от него воздушным промежутком неподвижного электрода, выполде S, - площадь пластины в месте 40 выемки;

S, - площадь отверстия;

8 - ширина воздушного промежутка;

Св - эквивалентная податливость 45 воздуха в капсюле;

(U - вязкость воздуха;

fe - максимальная частота рабочего диапазона;

Ь - неравномерность частотной 50 характеристики, дБ, при высоких частотах;

f - резонансная частота капсюля, определяемая из соотношения

f- W Ј2эдуль упруго подвижного электрода;

Ч - ,.2 | р(1 .J 2)

Е - модуль упругости материала

где N - число отверстий в базовом

электроде.

Подставляя последнее соотношение для сопротивления потерь Б формулу для неравномерности чувствительности, получают соотношение для числа отверстий i

5

0

0

ненно го в виде высокоомной полупроводниковой пластины, легированной со стороны подвижного электрода и содержащей слой электрета, нанесенного на легированную поверхность, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности работы капсюля за счет увеличения термостабильности и равномерности частотной характеристики, подвижный электрод выполнен в виде пластины из того же материала, что и неподвижный электрод, причем пластина легирована со стороны неподвижного электрода, на легированную поверхность подвижного электрода нанесен слой диэлектрика, а в неподвижном электроде выполнены отверстия, число которых N определяется из соотношения

- коэффициент Пуассона материала подвижного электрода;

р - плотность этого материала;

h - толщина подвижного электрода;

г - радиус пластины - подвижного электрода.

тд

C0tnv

(.

fv

Cv

u