一種可行的解決方案就是采用電容式方案,來(lái)制造微型麥克風(fēng)。這一方法的優(yōu)點(diǎn)就是:在集成電路制造工藝中使用的所有材料都可用于傳感器的制造。但是采用單芯片工藝制造微麥克風(fēng)有相當(dāng)難度,因?yàn)樵趦蓚€(gè)電容極板之間的空氣介質(zhì)只能有很小的間隔。而且,由于尺寸的限制,在一些應(yīng)用場(chǎng)合偏置電壓很難滿足?;谏鲜鰡?wèn)題,對(duì)于電容式麥克風(fēng)的研究一直沒(méi)有間斷過(guò)
相比傳統(tǒng)的駐極體麥克風(fēng),微機(jī)電系統(tǒng)(micro-electro-mechanical systems,MEMS)麥克風(fēng)擁有體積小、耐熱性好、一致性好、穩(wěn)定性好、可靠性高、抗射頻干擾等優(yōu)勢(shì),還可以輸出數(shù)字信號(hào)并有利于智能化發(fā)展,其市場(chǎng)規(guī)模在近10年保持快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭,各種新興應(yīng)用層出不窮,從智能手機(jī)到智能音箱,再到真無(wú)線立體聲(true wireless stereo,TWS)耳機(jī)。
電容型
電容式麥克風(fēng)有兩塊金屬極板,其中一塊表面涂有駐極體薄膜(多數(shù)為聚全氟乙丙烯)并將其接地,另一極板接在場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極上,柵極與源極之間接有一個(gè)二極管。當(dāng)駐極體膜片本身帶有電荷,表面電荷地電量為Q,板極間地電容量為C,則在極頭上產(chǎn)生地電壓U=Q/C,當(dāng)受到振動(dòng)或受到氣流地摩擦?xí)r,由于振動(dòng)使兩極板間的距離改變,即電容C改變,而電量Q不變,就會(huì)引起電壓的變化,電壓變化的大小,反映了外界聲壓的強(qiáng)弱,這種電壓變化頻率反映了外界聲音的頻率,這就是駐極體傳聲器地工作原理
電容式麥克風(fēng)的膜片多采用聚全氟乙丙烯,其濕度性能好,產(chǎn)生的表面電荷多,受濕度影響小。由于這種傳聲器也是電容式結(jié)構(gòu),信號(hào)內(nèi)阻很大,為了將聲音產(chǎn)生的電壓信號(hào)引出來(lái)并加以放大,其輸出端也必須使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管