DE2115929A1 - Wandler mit mindestens einem piezoelektrischen Halbleiter in Form eines Haarkristalls - Google Patents

Wandler mit mindestens einem piezoelektrischen Halbleiter in Form eines Haarkristalls

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DE2115929A1
DE2115929A1 DE19712115929 DE2115929A DE2115929A1 DE 2115929 A1 DE2115929 A1 DE 2115929A1 DE 19712115929 DE19712115929 DE 19712115929 DE 2115929 A DE2115929 A DE 2115929A DE 2115929 A1 DE2115929 A1 DE 2115929A1
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R23/00Transducers other than those covered by groups H04R9/00 - H04R21/00
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    • HELECTRICITY
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    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

"Wandler mit mindestens einem piezoelektrischen Halbleiter in Form eines Haarkrlstails".
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wandler mit mindestens einem piezoelektrischen Halbleiter in Form eines Haarkristalls, dessen Enden mit Elektroden versehen sind und wobei der Halbleiter mit einer Membran mechanisch verbunden ist.
Ein derartiger Wandler ist in Form eines Mikrophons aus der deutschen Patentschrift 1.261.176 bekannt« Dabei sind mehrere Haarkristalle in Reihe sowie parallel auf einer Membran befestigt. Diese Haarkristalle - in der Litteratur als "whiskers" bezeichnet, - weisen piezoresistive Eigenschaften auf, d.h. unter dem Einfluss äusserer mechanischer KrSfte ändert sich der elektrische Widerstand des Haarkristalls.
Die Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass jeder Haarkristall mit mindestens einem nahezu in Querrichtung angeordneten pn-
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2'. 15929
-2- . PHN. 4839.
Übergang versehen ist, von denen »indestens einer als druckempfindliches Element unmittelbar nit der Membran verbunden ist.
Die Widerstandsänderung infolge einer Druckänderung ist bei eines pn-übergang wesentlich grosser als die Widerstandsänderung im Material selbst, wie im obengenannten bekannten Mikrophon. Die Ausnutzung der Druckempfindlichkeit von pn-Ubergängen bei Halbleitern in flacher Fore ist bereits lange bekannt, siehe beispielsweise die U,S. Patentschrift 3«433·904· Dabei wird an diesen pn-Ubergang eine Nadel angeordnet, die mit einer Membran verbunden ist· Eine derartige Konstruktion ist jedoch in mechanischer Hinsicht schwach und für Massenfertigung durchaus ungeeignet. Ausserdem wird hier ein sehr geringer Teil der Oberfläche des pn-Uberganges benutzt. Der unbenutzte Teil schwächt weiter den Effekt, während ferner die Inhomogenität der mechanischen Druckspannung unter der Nadelspitze schnell zu Brucherscheinungen führt.
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Die Erfindung bezweckt, die Eigenschaften eines pn-Uber-
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ganges auf einfache Weise zu benutzen und diesen pn-Ubergang unmittelbar auf eine derartige Weise mit der Membran zu verbinden, dass der ganze
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pn-Ubergang einer möglichst hohen homogenen mechanischen Spannung ausgesetzt wird. Auf diese Weise wird der ganze pn-übergang so gut wie nur möglich benutzt.
Ein weiterer Vorteil ist, dass es sich ergeben hat, dass das Signal-Rauschverhältnis im erfindungsgemäasen Wandler wesentlich besser ist als bei dem obengenannten bekannten Mikrophon.
Ein Aueführungsbeispiel dieser Verbindung ist, dass an der Stelle der Verbindung des druckempfindlichen Elementes die Membran mit einer sich naheau quer zum Haarkristall erstreckenden Rille versehen
1 098AS/1132 owe,NAL
-5- PHN. 4859.
ist, welch· die Membran in unabhängig voneinander schwingende Teile aufteilt.
Wird nur ein pn-übergang als druckempfindliches Element benutzt, so ist nur eine Rille in der Membran notwendig. Ist die Membran kegelförmig und teilt die Rille diese Membran in zwei Hälften, so werden diese separat schwingenden Teile entgegengesetzt scharnierend schwingen. Der quer zur Rille angeordnete Haarkristall - vorzugsweise unmittelbar an der Membran anliegend - wird dann Zug- sowie Druckkräften ausgesetzt»
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und wird im folgenden naher beschrieben. Es zeigern
Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung einer ausgestülpten Membran,
Fig. 2 eine Darstellung einer Einzelheit des erfindungsgemässen Wandlers.
Die in Fig. 1 dargestellte Membran 1 ist kegelförmig ausgestülpt mit einem flachen Rand 2 und einem ebenen Mittelteil 3· Die Membran hat eine diametrale Rille 4. Diese Rille läuft von Rand zu Rand über den Mittelteil 3. Quer zur Rille 4 ist unmittelbar auf dem Mittelteil 3 ein Haarkristall 5 befestigt.
Dies ist zur Erläuterung in Fig. 2 näher dargestellt. Im Mittelteil 3 befindet sich die runde Rille 4, die nach aussen ausgestülpt ist. Mit Klebstoff ist quer zur Rille 4 ein Haarkristall 5 auf dem Mittelteil 3 befestigt. Die Enden sind mit Elektroden 6, 7 mit zugehSrenden elektrischen Anschlüssen θ bzw. 9 versehen. Der Haarkristall ist in Querrichtung mit einem einzigen pn-Ubergang 10 versehen, der über der Rille 4 liegt. Durch die Rille 4 wird die Membran in zwei Teile, die unabhängig voneinander schwingen werden, aufgeteilt. Die beiden Teile
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-4- PHN. 4839.
werden in axialer Richtung, also in der Richtung senkrecht zum Mittelteil auf gleiche Weise schwingen, aber durch die Rille entsteht eine Art Scharnierwirkung, was beim Mittelteil 3 zu einer Zug- oder Druckbewegung führt. Die beiden Teile werden sich an der Stelle des Mittelteile 3 gemSss den Pfeilen 12 und 13 bewegen.
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Es können selbstverständlich auch andere pn-Ubergänge im Haarkristall auftreten, diese dienen jedoch nur als Verstärkungselemente und nicht als druckempfindliches Element.
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Claims (2)

-5- PHN. 4839. PATENTANSPRÜCHE!
1./ Wandler mit mindestens einem piezoelektrischen Halbleiter in Form eines Haarkristalls, dessen Enden mit Elektroden versehen sind und wobei der Halbleiter mit einer Membran mechanisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Haarkristall mit mindestens einem
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nahezu in Querrichtung angeordneten pn- Übergang versehen ist, von denen mindestens einer als druckempfindliches Element unmittelbar mit der Membran verbunden ist·
2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stelle der Verbindung des druckempfindlichen Elementes die Membran mit einer sich nahezu quer zum Haarkristall erstreckenden Rille versehen ist, welche die Membran in unabhängig voneinander schwingende Teile aufteilt» 3· Wandler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haarkristall unmittelbar an der Membran anliegt·
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Leerseite
DE2115929A 1970-04-24 1971-04-01 Wandler mit mindestens einem piezoelektrischen Halbleiter in Form eines Haarkristalls Expired DE2115929C3 (de)

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DE2115929B2 DE2115929B2 (de) 1975-08-14
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NL143436B (nl) * 1966-12-14 1974-10-15 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van draadvormige siliciumcarbide kristallen en voorwerpen geheel of voor een deel bestaande uit deze kristallen.

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GB1343324A (en) 1974-01-10
NL7005963A (de) 1971-10-26
JPS529118B1 (de) 1977-03-14
FR2086313B1 (de) 1974-09-27
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