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K歌咪头之微型电容麦克风咪头设计
- 2018-11-27 -

  K歌咪头之微型电容麦克风咪头设计:微传声器是将声能转换成电能的微型换能器件,根据不同的工作原理,目前正在研制的微传声器主要分为压电式、压阻式和电容式几种。Ho—hm和Gerhard—Multhanpt在1984年首次报道了建立在硅技术基础上的电容式微声压传感器,由于它的灵敏度高,因而发展很快,成为硅微声压传感器的常用形式。

  灵敏度和频率带宽是麦克风的两项重要性能指标。声学振膜材料的选择将直接影响传声器的性能。人们采用不同的方法制备微传声器时,选用了不同的膜材料,如氮化硅,多晶硅和聚酰亚胺等。薄膜的应力会导致薄膜的机械灵敏度降低。为了降低薄膜的应力,采用了多种方法,例如在多晶硅中注硼,然后再进行1050℃的高温后处理,制备出剩余应力低于20MPa的振膜,还有的采用纹膜结构来降低应力。

  另外有报道利用在声学膜上开出裂缝的方法来降低振膜的应力。随着麦克风尺寸的缩小,背极板和振膜之间的气隙中的气流将直接影响微麦克风的上限截止频率,为了减小气流阻力,必须在背极板上开大量的声学孔,声学孔的存在虽然在一定条件下增大了麦克风的频带,但同时降低了背极板的刚度,形成所谓“软背极板”,影响麦克风的动态特性。所以我们设计了一种在侧面开孔的电容式麦克风。侧面开孔既可以降低振膜的初始应力,提高振膜的机械灵敏度。同时也可以减小气流阻力,提高微传声器的频率宽度,还避免了背孔结构可能带来的“软背极板”效应。

  电容式麦克风的工作原理:背极板和麦克风振膜共同组成一个平行板电容。如果在背极板和振膜之间加上一定的电压,振膜在声压的作用下产生位移,改变了两极板之间的电容,这变化的电容信号经前置放大器放大,产生一个与声信号成正比的电输出。图1是经常采用的背孔式电容结构。图2是我们设计的侧孔式电容结构。振膜是四边形的,边长为n,由四个角支撑,侧孔宽度为b。在制备侧孔式电容结构时,振膜要控制在支撑的拐角之内,如图2所示,这样能保证振膜是四边形的,不会改变方形膜的振动模式。

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