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Elektret - Membran Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektret-Membran.
Der Grundgedanke der Erfindung geht davon aus, daß die bisher bekannten Elektret-Materialien,
zum Beispiel auf der Basis Fluor-thylen ?Er und PTFE hergestellten Folien sehr gute
Elektret-Eigenschaften besitzen. Sie haben jedocn alle den Nachteil, daß sie einen
sehr großen mechanischen Temperatur-Koeffizienten haben. Er liegt beispielsweise
bei Teflon FEP bei ca. 8,5 bis 10 x 10 5. Das ist sehr nachteilig, wenn dieses material
als träger der Elektretladung und gleichzeitig als Membran eines Kondensator-Mikrofons
verwendet wird. Die Resonanzfrequenz einer derartigen Membran sinkt um 1 bis 2 Oktaven
bei Erwärmung von 23°C auf 70°C. Dieser Effe@kt ist besonders störend bei Mikrofonen
mit großem Volumen hinter der Membran und bei Druckgradientenwandlern.
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Die Erfindung geht ferner davon aus, daß die bisher bekannten Folien
guter mechanischer und stabiler thermischer Eigenschaften, zum Bcispiel Mylar oder
Hostaphan relativ schlechte Elektret-Eigenschaften aufweisen.
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Die Erfindung schlägt daher vor, für Elektret-Mikrofone eine Verbundmembran
zu verwenden, aus einem hochwertigen Elektretmaterial mit einem hochwertigen mechanischen
Material, welches thermisch im geforderten Temperaturanwendungsbereich hinreichend
stabil ist.
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Die Erfindung bezieht sich auf ei Elektret-iiembran, bestehend als
dünnem Elektret-Material mit guten Eigenschaften, um große
Ladungsmengen
langzeitig zu speichern, beispielsweise leflon und einem dünnen mechanischen i1rägermaterial,
dadurch gekermzeichnet, daß das Elektretmaterial und das Trägermaterial flächig,
beispielsweise durch Schweißen, Kleben, Aufsprühen oder dergleichen miteinander
verbunden sind, und daß das Trägermaterial mit seinen mechanischen Eigenschaften
die Kesonanzfrequenz der Membran im wesentlichen bestimmt.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die
mechanischen Eigenschaften des Trägermateriales in dem für die Anwendung des Kondensatormikrofones
vorgesehenen Temperaturbereich, zum Beispiel 300 bis +800C weitgehend temperaturunanhängig
sind.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß als Trägermaterial Folien verwendet werden aus Kunststoff, zum Beispiel Mylar
oder Metall, zum Beispiel Titan oder Nickel.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf eine Elektret-Membran
mit einem Trägermaterial aus Fietall.
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Das besondere ist dadurch gekennzeichnet, daß es den leitenden Gegenbelag
des Elektretmaterials bildet.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung bezeiht sich auf eine Elektret-Membran
mit einem Trägermaterial aus hunststoff. Das besondere ist dadurch gekennzeichnet,
daß dieses Trägermaterial auf den leitenden Gegenbelag der Elektretfolie aufgebracht
ist, und daß dieses Trägermaterial auf seiner Außenseite einen leitenden Anschlußbelag
tr¢gt, der mit dem Gegenbelag der Elektretfolie eine Auskoppelkapazität bildet,
die zum Auskoppeln der Niederfrequenz aus dem Wandler-@ system dient.
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Ei7le weitere Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf eine Elektret-Membran
mit einem Trägermaterial aus Kunststoff. Das besondere ist dadurch gekennzeichnet,
daß dieses Trgermaterial auf die mit den leitenden Belag entgegengesetzte Seite
der Elektretfolie aufgebracht ist und diese abdeckt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß als Trägermaterial ein Gitter aus Kunststoff, zum Beispiel iiylar oder Metall,
zum Beispiel zwickel verwendet wird.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf eine Elektret-Membran
mit einem Gitter als Trägermaterial wobei das Gitter aus Metall besteht. Das besondere
ist dadurch gekennzeichnet, daß dieses Gitter galvanisch auf die Elektretfolie aufgebracht
ist0 Die Figuren 1 - 5 sollen die Erfindung erläutern, Die Figur 1 zeigt das Beispiel
für eine Elektret-Membran 1.
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Sie besteht aus der Teflonfolie 1.0 mit ihrem leitenden Gegenbelag
lol und der freien Fläche 1.2, die im wesentlichen als Ladungsträger wirkt. Auf
den leitenden Belag 1.1 ist außerdem, beispielsweise mittels des Klebers 2 das Trägermaterial
3 flächig aufgeklebt Es sei in diesem Ausführungsbeispiel eine Mylarfolie. Das Trägermaterial
trägt auf seiner Außenseite den leitenden Anschlußbelag 3.1 für die INembran Dieser
Belag ist mittels des Kontaktringes 4 und im Bedarfsfalle mit einer nicht dargestellten
Anschlußleitung an ein dem kapazitiven Wandler nachgeordnetes Verstärkerelement,
beispielsweise ein Feldeffekttransistor angeschlossen. Der Ring 4 kann im Bedarf
sfalle auch als Trage- und Spannring für die Verbundmembran 1 dienen, wenn die Membran
auf ihm befestigt, beispielsweise
aufgeklebt ist. Zwischen den leitenden
Belägen lol. und 3.1 entsteht eine Auskopplun.gskapazität Sie ist durch die geringe
Folienstärke des Trägermaterials 3 und dessen hone Dielektrizitätskonstante eine
Auskoppelkapazität, die erfahrungsgemäß 3 bis 8 mal größer ist als die eigentliche
Kapazität des kapazitiven Wandlersystemes. Der Fläche 1.2 der Membran 1 steht die
Gegenelektrode 5 gegenüber. Sie sei in bekannter Weise aus beliebigem Material,
beispielsweise mit elektrisch leitender Oberfläche 501 hergestellt und sie besitze
die notwendigen Schalldurchlässe 5.2. Die Flächen 1.2 und 5.1 bilden die eigentliche
Wandlerkapazität des kapazitiven Wandlers.
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Die Figur 2 veranschaulicht die Heihenschaltung der Wandlerkapazität
zwischen den Flächen 1.2 und 5.1 mit der Auskoppelkapazität zwischen den leitenden
Flächen 1.1 und 3.1. Der Pfeil 4 ersetzt in dieser Figur den Anschlußring 4 der
Figur 1o Die Figur 3 zeigt ein anderes Beispiel des Erfindungsvorschlages.
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Die Membran 1 bestent wieder aus der Teflonfolie 1.0 mit dem leitenden
Belag 1.1 und der freien Fläche 1.2, die auch in diesem Beispiel im wesentlichen
als Ladungsträger arbeitet.
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Das Trägermaterial 3 ist mittels des Klebers 2 flächig auf die freie
Fläche 1.2 geklebt. Es sei wieder eine Mylarfolie, Sie deckt dabei die gesamte freie
Fläche 1.2 ab und schützt diese zusätzlich noch gegen Feuchtigkeit und Schmutz.
Mit 4 ist wieder der Kontaktring bezeichnet, der im Bedarfsfalle auch als Trage-
und Anschlußring benutzt werden kann.
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Die Figur 4 zeigt ein weiteres Beispiel des Erfindungsvorschlags.
Das Trägermaterial 3 besteht in diesem Beispiel aus einer Nickelfolie. Auf sie sei
die Schicht 1.0 aus hochwertigem Elektretmaterial, beispielsweise Teflon aufgebracht.
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Sie sei beispielsweise aufgespritzt oder aufgeschweißt.
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Das metallische Trägermaterial 3 dient in diesem Beispiel gleichzeitig
als leitender Anschlußbelag und mechanische Stabilisierung, um Rückwirkungen von
Temperaturschwankungen auszugleichen. Die Fläche 1.2 entspricht den Angaben zu der
Beschreibung der Figuren 1 u. 3.
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Die Figur 5 zeigt die aufsicht auf eine Teflonfolie aus hocawertigem
Elektretmaterial. Die sichtbare Fläche 1.1 ist, wie zu Figur 1 beschrieben, eine
elektrisch leitende Fläche0 Kuf diese Fläche ist ein Trägermaterial 3.2 aus elektrisch
leitendem mechanisch hochwertigem Material aufgebracht, beispielsweise aus Nickel.
Es dient zur Temperaturstabilisierung der Membran wie zu Figur 4 beschrieben. Das
Gittermuster kann verhältnismäßig kräftig ausgeführt werden, um der Membran die
notwendigen mechanischen Eigenschaften zu geben. Eine bevorzugte Herstellung für
dieses Gitter ist das aufbringen auf elektrolytischem Wege.