ВСЕСОЮЗНАЯ [ПАТ?еТНО-ТЕХК??'^^П1Дь Советский патент 1971 года по МПК H04R17/02 H01L41/113 

Изобретение может быть использовано в микрофонах, телефонах, громкоговорителях и т. д.

Известны емкостные нреобразователи с внутренней ноляризацией, состоящне из кориуса, неподвижного электрода с ирофилированной формой поверхности, натянутой диафрагмы и верхией прижимной проводящей нерфорированной крышки. Диафрагма преобразователей состоит из нескольких слоев предварительно поляризованной тонкой полимерной диэлектрической нленки. Предварительная электростатическая поляризация делает диэлектрическую полимерную илеику электретом, что исключает необходимость ириложения внешнего ноляризуюи.1его наиряжения. Соирикасающнеся иоверхности цеитральных слоев диафрагмы металлнзируются, и слой металлизации служит иодвиж1И51м электродом.

С целью повышения чувствительности преобразователя, увеличения его статической емкости, расширения частотного диапазона и улучшения стабильности характеристик в предлагаемом преобразователе между подвнжиым и неподвижным электродами иомеш,еи заиоляризованиый слой иьезоэлектрнка, сцеиленный с иоверхностью неподвижного Электрода, а подвижный электрод, касающийся слоя ньезоэлектрика, выполиен о виде металлнзироваиного слоя на полимерной пленке.

Иа фиг. 1 представлен нредлагаемый нреобразователь; на фнг. 2 - взаимиое расиоложеине огдельиых комиоиентов части llpнe iиого элемента преобразователя.

Преобразовате.ль состоит из корпуса 1, пзолирующсй втулки 2: запрессованной илп вклеенной в корпус неподвижного электрода 3, слоя гн езоэлектрпка 4, одна поверхность которого сцеплена с поверхностью основного неподвижного элекгрода, а вторая сторона профилирована, канала 5 компенсации внешнего ат.мосферного давления, мембраиы 6, натянутой с помощью прижимного кольца 7, и 8. Диафрагма В1 11юлиеиа из TOHKOII металлической фольги (2-5 мк) или из иолимериойметаллизированнойиленки

(10-50 л//ч). Малая ,ина подвижной диафрагмы дает умеиьшеииое значение ее поверхностной плотности, что приводит к уиеличеиию резонансной частоты преобразователя.

Слой пьезоэлектрика нанесен на поверхность основного электрода (толнипк слоя порядка 0,5-1 мм) из известных сиособов. Пижняя поверхность слоя сцеплена с поверхностью неподвижного электрода, а верхняя часть слоя нмеет шероховатую поверхность с классом чистоты 2-4. Таким образом.

на верхней поверхности слоя образуются внадины и выступы 9, высота неровностей распределена статически. Предварительная электростатическая поляризация слоя, сцепленного с поверхностью неподвижного электрода, создает разность потенциалов остаточной ноляризации между основным ненодвнжпым электродом и верхней новерхностыо слоя. Например, для титаната бария эта разность потенциалов приблнзительно равна 5000- 10000 на единицу толщины слоя, в то время как для тнинчных электретных материалов - 900 ejcM. Следовательно, даже тонкне слои поляризованного ньезоэлектрика дают высокое поляризующее напряжение, которое не зависит от времени и атмосферных условнй. Поскольку чувствительность нреобразователя нропорцнональиа полярнзующему напряженню, то такая конструкция нреобразователя обеспечивает новыщенную чувствительность и стабильность характеристик.

В том случае, если в качестве мембраны применяется металлизированная полнмерная пленка, последняя расположена металлнзнрозанным слоем (подвижный электрод 10} к профилированной поверхности слоя таким образом, что касается выступов. Аналогичпо расположенне н металлической фольги-днафрагмы. Размеры воздунлных полостей 11 между диафрагмой и поверхностью слоя онределяют акустический импеданс, а следовательно, верхнюю граничную частоту и чувС1вительность иреобразователя. В данной конструкции можно менять акустический импеданс, изменяя масщтаб щероховатости.

В предлагаемой конструкции материал, натяжение и размеры мембраны не влняют на величину внутренней поляризации, поэтому мембрана может быть достаточно тонкой с малой поверхностной плотностью, что увеличивает верхнюю граничную частоту нреобразователя. Если подвижная мембрана выполнена из полимерной металлизированной пленки, то слой нолимера 12 служит также защитой подмембранного объема от воздействия окружающей среды (влаги, пыли и т. д.),

в этом случае расщирен диапазон применяемых материалов, поскольку отпадает требование электретных свойств мембраны.

В силу высокой диэлектрической ироницаемоети пьезоэлектрического слоя ститическая емкость преобразователя зависит, в основном, только от Д1асштаба щероховатости на новерхности этого слоя и нрактически не зависит от толщины слоя. Если толщина слоя не

более, чем в сто раз превыщает масщтаб щероховатости, то обеспечивается высокая собственная емкость нреобразователя, а значительная толщина слоя 4 (0,5-2 мм) дает больщое внутреннее поляризующее нанряжепие (250-1000 в).

Преобразователь работает следующнм образом.

При воздействии давления на мембрану последняя прогибается в воздушной полости

пьезоэлектрического слоя, при этом изменяется расстояние мелсду нодвижным электродом к новерхностями воздущной полостн, что нриводит к изменению емкости между подвижным и неподвижным электродамн.

Далее преобразование в электрический сигнал происходит известным способом, за исключением заннтки преобразователя постоянным поляризующим папряжением.

Предмет изобретения

Емкостный нреобразователь с внутренней ноляризацией, состоящий из корпуса, ненодвижного и подвнжиого электрода и прнжимного кольца, отличающийся тем, что, с целью повыщения чувствительностн нреобразователя, увеличения его статической емкости, расширения частотного диапазона и улучщення

стабильности характеристик, между подвижпым и иеподвнжным электродами помещен заполяризованный слой ньезоэлектрпка, сцепленный с новерхностью неподвижного электрода, а подвижный электрод, касаюн1,ийся

слоя пьезоэлектрика, выиолиен в виде металлизированного слоя на полнмерной пленке.