Капсюль конденсаторного микрофона

(5 Н 4 Н 0419/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт полупроводников АН(54) КАПСЮЛЬ КОНДЕНСАТОРНОГО МИКРОФО НА (57) Изобретение относится к емкост ным электроакустическим преобразователям, в частностик конденсаторным микрофонам, и позволяет получить миниатюрный микроФон с равномерной час тотной характеристикой в заданном диапазоне звуковых частот. Целью изобретения является улучшение качества характеристик капсюля путемУОувеличения термостабильности и равномерности его частотной характерис-,тики. Капсюль изготавливается метода-ми полупроводниковой интегральнойтехнологии и состоит из двух электродов (подвижного и базового), разделенных воздушным промежутком. Базовый электрод 2 представляет собойпластину кремния, легированную состороны подвижного электрода 1, инанесенный на легированную поверх" Изобретение относится к емкостным, электроакустическим преобразователям, к .конденсаторным микрофонам.Целью изобретения является повышение стабильности характеристик капсюля путем увеличения термоатабильности и равномерности его частотной характеристики. На фиг.1 изображен капсюль микро" фона; на фиг.2 - базовый электрод; на фиг.3 - эквивалентная электрическая схема капсюля.Капсюль состоит из подвижного 115 и неподвижного 2 кремниевых электродов, разделенных воздушным промежутком 3, ширина которого задается высотой упоров 4 из кремния на электроде 1. Звукочувствительными элемента 20 ми служат пластины 5 кремния в местах выемок на электроде 1, Для электри-. ческой изоляции подвижного электрода 1 относительно базового (неподвижного электрода) 2 и уменьшения механических напряжений в пластинах 5 на нижнюю поверхность электрода 1 нанесен композитный диэлектрик, состоящий из двух слоев: двуокиси кремния 6 и30 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 выпол иены акустические отверстия 9По периметру внешних поверхностей электродов 1 и 2 нанесены контактные дорожки 1 О ность электрет 8. Подвижный электрод1 также выполнен из пластины кремния,легированной со стороны базовогоэлектрода, с нанесенным на легированную поверхность композитным диэлектриком, содержащим два слоя двуокиси,и нитрида кремния, причем в подвижномэлектроде выполнен ряд выемок, а вбазовом электроде выполнены акусти-ческие отверстия 9. 2 з,п. ф-лы,3 ил,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 иуровня шумов, равномерности частотнойхарактеристики в заданном диапазоне звуковых частот, Неравномерность частотнойхарактеристики микрофона со стороны высоких частот, вблизи резонанса, определяется соот- ношением Ь = 10 181 - -) + гоСа 2 нй) фмаксимальная частота рабочего диапазона; эквивалентная податливость воздуха в капсюле; эквивалентное сопротивление потерь в капсюле, обусловленное вязкостью воздуха; резонансная частота капсюля, определяемая из соотношения (фиг.З) й =047 Ьо ф гй где Е - модуль упругости пластиныподвижного электрода;- ее коэффициент Пуассона; р - плотность пластины;Ь - толщина пластины; г - радиуспластины,Эквивалентное сопротивление по-.терь вычисляется через вязкость во духа О, площадь базового электрода+ 0,25 ---- 1/28 2 21 дь пластины в мести;адь отверстия;а воздушного промеж площ выем и а;кви 5 1, отл 2, Капсюль пощ и й с я тем, .коомного полупро О ла использован квыполнен.из двух нитрида кремния. Г8 ачестве высового материаа диэлектрик двуокиси и о о нии р ев: апсюля, ошения п.1 и 2,л иКапсюль пою щ и й с я ем, что подвижныйсо стороны неподна глубину, равнуюремния в месте вы=047- Ь г 2 ) одуль упругос одвижного эле лектрод легироваижного электродаолщине пластинымки. еЕи материалатрода; Б, площадь отверстия 8, толщинувоздушного промежутка 3 посредствомсоотношения 6 Р 11 Я, Б г = в 1 п- + 0 25 - ( -о Р 2 Я,28 315Капсюль 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 воз25 никает электродвижущая сила, пропорциональная звуковому давлению. Формула из обретения 30Капсюль конденсаторного микрофона, состоящий из подвижного электрода и отделенного от него воздушным промежутком неподвижного злектрода, выполалентная податливость воздуха в капсюле;вязкость воздуха;максимальная частота рачего диапазона;неравномерность частотнхарактеристики, дБ, присоких частотах;резонансная частота копределяемая из соотн где И - число отверстий в базовомэлектроде.Подставляя последнее соотношение для сопротивления потерь в формулу для неравномерности чувствительности, получают соотношение для числа отверстий ненного в виде высокоомной полупроводниковой пластины, легированной состороны подвижного электрода и содер"жащей слой электрета, нанесенногона легированную поверхность, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения стабильности работыкапсюля за счет увеличения термостабильности и равномерности частотнойхарактеристики, подвижный электродвыполнен в виде пластины из того жематериала, что и неподвижный электрод, причем пластина легирована состороны неподвижного электрода, налегированную поверхность подвижногоэлектрода нанесен слой диэлектрика,а в неподвижном электроде выполненыотверстия, число которых М определяется из соотношения оэффициент Пуассона материала подвижного электрода; плотность этого материал толщина подвижного электрода;радиус пластины - подвижногоэлектрода.1474869 рректор В.Гир И.Шмак ак Заказ 19 13/58 Тираж 627ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и отк113035, Москва, Ж, Раушская наб., д Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужг л. Гагарина, 101 остав ехред ель Д.Расторгуе Ходанич Подписное тиям при ГКНТ С