DE1235376B

DE1235376B - Microphone in which the vibrational forces occurring on the membrane act on a transistor

Info

Publication number: DE1235376B
Application number: DEP34942A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Peiker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-08-24
Publication date: 1967-03-02
Also published as: CH406313A

Description

Mikrophon, bei welchem die auf der Membran auftretenden Schwingungskräfte auf einen Transistor wirken Es ist bekannt, zwei elektrisch in Reihe geschaltete Halbleiterstäbchen durch Hebelübersetzung der auf eine Mikrophonmembran einwirkenden Schallenergie zu unterwerfen. Dabei finden als Halbleitermaterialien solche mit abwechselnder Dotierung Verwendung. Das Vorzeichen des hierbei ausgenutzten piezoresistiven Effektes ist für verschiedene Dotierungen von der Art der mechanischen Belastung abhängig, nämlich davon, ob diese eine Zugbelastung oder eine Druckbelastung ist. Deshalb unterwirft man beispielsweise ein p-leitendes Stäbchen einer Zugbelastung und ein n-leitendes Stäbchen einer Druckbelastung, so daß der piezoresistive Effekt in bezug auf das Vorzeichen gleichsinnig ist. Der Wirkungsgrad einer derartigen Anordnung ist beschränkt. Die vorliegende Erfindung befaßt sich deshalb auch nicht mit einer solchen Anordnung, sondern mit einem Mikrophon, bei welchem die an der Membran auftretenden Schwingungskräfte auf einen Transistor, also auf eine mit Sperrschichteffekt arbeitende Vorrichtung wirken.Microphone in which the vibrational forces occurring on the membrane act on a transistor It is known to have two electrically connected in series Semiconductor rods by means of leverage acting on a microphone membrane Submit sound energy. Semiconductor materials are also found here alternate doping use. The sign of the piezoresistive used here The effect depends on the type of mechanical load for various dopings depending on whether this is a tensile load or a pressure load. Therefore, for example, a p-conducting rod is subjected to a tensile load and an n-type rod of a compressive load, so that the piezoresistive effect with respect to the sign is the same. The efficiency of such Arrangement is restricted. The present invention is therefore not concerned with such an arrangement, but with a microphone, in which the at the Vibration forces occurring in the membrane act on a transistor, i.e. on one with a barrier layer effect working device act.

Es ist bekannt, Transistoren, bei denen der Emitterkontakt als Druckkontakt ausgebildet ist, zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische zu verwenden. Dabei trat jedoch der Nachteil auf, daß solche Anordnungen hochempfindlich gegen überlastungen sind, da der Druckkontakt bei zu hohen mechanischen Belastungen des Halbleitersystems durch Zug, Druck oder Verdrehung zerstören kann.It is known transistors in which the emitter contact is used as a pressure contact is designed to use to convert mechanical energy into electrical energy. However, there was the disadvantage that such arrangements are highly sensitive to overloads are, since the pressure contact with excessive mechanical loads of the Can destroy the semiconductor system by pulling, pushing or twisting.

Dieses Problem liegt der vorliegenden Erfindung zugrunde.The present invention is based on this problem.

Diese geht von der Aufgabe aus, nicht auf die Vorteile der Verwendung eines Transistors zu verzichten und trotzdem den Nachteil der bekannten Anordnung, empfindlich gegen überlastungen zu sein, zu vermeiden.This is based on the task, not the benefits of using it to do without a transistor and still have the disadvantage of the known arrangement, to avoid being sensitive to overload.

Diesem Zweck dient gemäß der Erfindung eine Druck und Zug übertragende Verbindung zwischen der Membran und wenigstens einer Kontaktstelle und/oder -fläche und/oder piezoresistiven Elektrode wenigstene eines keiner wesentlichen mechanischen Vorspannung unterworfenen Transistors.According to the invention, a pressure and tension transmitting device is used for this purpose Connection between the membrane and at least one contact point and / or surface and / or piezoresistive electrode at least one no essential mechanical Biased transistor.

Es ist auch bekannt, eine leitende Membran zwischen zwei durch Elektroden gehaltenen Gummipastillen anzuordnen, welche infolge mit ihrem Werkstoff vermischter, äußerst feiner Leiterteile leitend sind. Diese Anordnung ist sperrschichtfrei und somit nicht mit dem vorliegenden Mikrophon vergleichbar, bei welchem die an der Membran auftretenden Schwingungskräfte auf einen Transistor wirken. Bei dieser bekannten Anordnung stellt sich auch nicht das obige Problem, welches der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt. Die vorliegende Erfindung kann durch verschiedene Ausführungsformen verwirklicht werden.It is also known to place a conductive membrane between two electrodes to arrange held gummy pastilles, which as a result of mixed with their material, extremely fine conductor parts are conductive. This arrangement is free of a barrier layer and thus not comparable with the present microphone, in which the at the Vibration forces occurring in the membrane act on a transistor. With this well-known Arrangement also does not pose the above problem, which of the present invention underlying. The present invention can be embodied in various ways be realized.

Beispielsweise kann die Spitze einer Konusmembran unmittelbar oder mittels eines Verbindungsstük kes an den Emitter eines Flächentransistors gekittet sein.For example, the tip of a conical membrane can be directly or cemented to the emitter of a flat transistor by means of a connecting piece be.

Transistor und Membran sind bei allen AusfÜhrungsformen in ihrer Ruhelage miteinander zu verbinden. Dadurch wird verhindert, daß die Randeinspannung der Membran eine Ruhekraft auf den Transistor überträgt, welche in diesem eine mechanische Vorspannung hervorrufen würde.The transistor and membrane are in their rest position in all embodiments to connect with each other. This prevents the edge restraint of the membrane transmits a rest force to the transistor, which creates a mechanical bias in it would evoke.

Um die Schwingungskräfte auf eine Fläche des Transistors wirken zu lassen, kann eine biegungssteife Platte an ihrer größten Fläche mit dem Transistor und in ihrer Mitte mit der Membran verbunden sein. Ist dabei der Transistor ein Spittentransistor, so kann die Platte, welche in diesem Fall auf die Basiselektrode wirkt, eine Öffnung haben, durch welche Emitter und Kollektor hindurchragen.To the vibrational forces act on a surface of the transistor too let a rigid plate on its largest surface with the transistor and connected to the membrane in the middle. The transistor is on Tip transistor, so the plate, which in this case on the base electrode acts, have an opening through which the emitter and collector protrude.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist ein Flächentransistor, dessen wenigstens eine Elektrodenschicht aus piezoresistivem Material besteht und sich außerhalb der bei Biegungsbeanspruchung neutralen Zone befindet, an einem Ende (oder an beiden Enden) seiner Länge gelagert, und die Membran ist am anderen Ende (bzw. in der Mitte zwischen den beiden Enden) mit dem Transistor verbunden, so daß die Schwingungskräfte Biegungsschwingungen des Transistors hervorrufen. Dabei kann an Stelle oder zusätzlich zum piezoresistiven Effekt auch ein Kontakteffekt einer oder mehrerer in möglichst großem Abstand von der neutralen Zone befindlicher Kontaktzonen der Elektroden ausgenutzt werden. Bei einer ähnlichen Anordnung sind zwei Flächentransistoren an einer Fläche zu einer Einheit zusammengefügt, wobei diese Fläche bei Biegung die neutrale Zone ist. Bei dieser Anordnung liefert jeder der beiden Transistoren der Einheit eine Spannung. Die Anordnung kann so sein, daß sich diese beiden Spannungen zu einer symmetrischen Spannung ergänzen. Bei der Zusammenfügung der Transistoren können dabei gleichartige oder verschiedenartige Elektroden miteinander verbunden werden. An Stelle miteinander verbundener gleichartiger Elektroden kann die Einheit auch eine beiden Transistoren gemeinsame Elektrode haben, in welcher die bei Biegung neutrale Zone verläuft.According to another embodiment, a junction transistor, the at least one electrode layer of which consists of piezoresistive material and is outside the flexural neutral zone, at one end (or at both ends) of its length, and the membrane is at the other end (or in the middle between the two ends) connected to the transistor so that the vibrational forces cause bending vibrations of the transistor. Here can instead of or in addition to the piezoresistive effect, there is also a contact effect or several contact zones located at the greatest possible distance from the neutral zone of the electrodes are used. With a similar arrangement two junction transistors are joined together on one area to form a unit, where this surface is the neutral zone when it bends. With this arrangement everyone delivers voltage between the two transistors of the unit. The arrangement can be such that these two tensions complement each other to form a symmetrical tension. When putting them together of the transistors can have electrodes of the same type or of different types with one another get connected. Instead of electrodes of the same type connected to one another, the unit also have an electrode common to both transistors, in which the neutral zone when bending.

Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß die Schwingungskräfte Torsionsschwingungen des Transistors bewirken, welche einen oder mehrere der Transistorströme modulieren.The arrangement can also be made so that the vibrational forces Torsional vibrations of the transistor cause one or more of the transistor currents modulate.

Claims

Claims: 1. Microphone, in which the occurring on the membrane Vibration forces act on a transistor, characterized by a pressure and Train transmitting connection between the membrane and at least one contact point and / or surface and / or piezoresistive electrode at least one of no essential transistor subjected to mechanical prestress.

2. Microphone according to claim 1, characterized in that the membrane is cemented directly to the transistor.

3. Microphone according to claim 1, characterized in that one attached to the membrane Connector is cemented to the transistor.

4. Microphone according to claim 1, characterized by a rigid plate that is flatly connected to the transistor Transmission of the vibrational forces of the membrane to at least approximately the whole Area of an electrode or several stacked or side by side arranged electrodes of at least one transistor.

5. Microphone according to claim 4, characterized in that the transistor is a tip transistor and the Plate is mechanically connected to the base.

6. microphone according to claim 5, characterized in that the plate has an opening through which emitters and Protrude through the collector.

7. Microphone according to claim 1, characterized in that the transistor is a planar transistor, this being mounted and the point of attack the vibration forces on the transistor is chosen so that these flexural vibrations of the transistor. B.

Microphone according to Claim 1, characterized by two Surface transistors that are joined together to form a unit on one surface, which so stored and at which the point of application of the vibration forces is chosen so, that the vibrational forces cause bending vibrations of the unit, said Area lies in the neutral zone of the unit.

9. Microphone according to claim 1, characterized by two flat transistors which have one electrode in common in which the neutral zone in the case of bending lies, the unit formed by the two transistors being supported and the point of application of the vibrational forces on this unit being selected so that the vibrational forces cause bending vibrations of the unit, the neutral zone being in the common electrode. Documents considered: German Patent No. 885 446; German interpretative document No. 1175 746.