Капсуль конденсаторного мікрофона

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 с Фиг. і 1474869 увеличения термостабильности и равномерности его частотной характернетики. Капсюль изготавливается метода ми полупроводниковой интегральнойї 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 поверх ность электрет 8. Подвижный электрод 1 также рыполнен 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- 5 иение стабильности характеристик капсюля путем увеличения термостабильности и равномерности его частотной характеристики. / 10 На фиг.1 изображен капсюль микрофона; на фиг.2 - базовый электрод; на фиг.З - эквивалентная электрическая схема капсюля. 15 Капсюль состоит из подвижного 1 и неподвижного 2 кремниевых электродов, разделенных воздушным промежутком 3, ширина которого задается высотой упоров k 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 (неподвижного электрода) 2 и уменьшения механичес- 25 ких напряжений в пластинах 5 на нижнюю поверхность электрода 1 нанесен композитный диэлектрик, состоящий из двух слоев: двуокиси кремния 6 и 30 нитрида кремния 7. На поверхность базового электрода 2, обращенную к подвижному электроду 1, нанецен электрет 8. Электроды 1 и 3 легированы со стороны воздушного промежутка. В базовом электроде 2 выпол- 35 нены 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 частотной характеристики в заданном диапазоне звуковых частот. Неравномерность частотной характеристики микрофона со стороны высоких частот, вблизи резонанса, определяется соотношением А = 10 lg где fft" г [С - і)" •]. 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) где Е - модуль упругости пластины подвижного электрода; > - ее коэффициент Пуассона; р плотность пластины; толщина пластины; h радиус пластины. г Эквивалентное сопротивление пот терь вычисляется через вязкость воздуха ( , площадь базового электрода U 1474869 So, площадь отверстия S( , толщину воздушного промежутка S посредством соотношения э її о L Z - О 2 1 где N - число отверстий в базовом . электроде. Подставляя последнее соотношение для сопротивления потерь Е формулу для неравномерности чувствительности, получают соотношение для числа отверстий i-2- + 0 5fc 2 N N = 2C o f^[| £* •" Капсюль микрофона раоотает следующим образом. Звуковые колебания воздушной среды воздействуют на кремниевые пластины 5. Пластины под их действием проги20 баются , 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, пропорциональная звуковому давлению. ненного в виде высокоомной полупро^ водниковой пластины, легированной со стороны подвижного электрода и содержащей слой электрета, нанесенного на легированную поверхность, о т л и ч а ю щ и й с я 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 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я легированную поверхность подвижного 30 электрода нанесен слои диэлектрика, Капсюль конденсаторного микрофона, а в неподвижном электроде выполнены состоящий из подвижного электрода и отверстия, число которых N определяотделенного от него воздушным промеется из соотношения жутком неподвижного электрода, выпол4 . N = 21. 12C.f,f,[3 10 где S. - площадь пластины в месте выемки; S, - площадь отверстия; 0 0,25 - f-fi - 1»L±hx L- (1 40 - ширина воздушного промежутка; С 6 - эквивалентная податливость ^ воздуха в капсюле; | - вязкость воздуха; М fe - максимальная частота рабочего диапазона; Ь - неравномерность частотной 50 характеристики, дБ, при высоких частотах; f - резонансная частота капсюля, определяемая из соотношения f0 о Е - * • •Г 2 у р7Т~- •$"! * = 0,47 где Е - модуль упругости материала йодвижного электрода; коэффициент Пуассона материала подвижного электрода; плотность этого материала; толщина подвижного электрода; г - радиус пластины - подвижного электрода. 2. Капсюль по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве высокоомного полупроводникового материала использован кремний, а диэлектрик выполнен из двух слоев: двуокиси и нитрида кремния. 3. Капсюль по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что подвижный 55 электрод легирован со стороны непод-* вижного электрода на глубину, равную толщине пластины кремния в месте выемки. U74869 22; редактор И.Шмакова Составитель Д.Расторгуев Техред М.Ходанич Корректор В.Гирняк Заказ 1913/58 . Тираж 627 Подписное ВНИИПИ Государственного кo^штeта по изобретениям и открытиям при I KHi 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уп, Гагарина,101