DE2339433B2 - Elektroakustischer Wandler nach dem elektrostatischen Prinzip - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler nach dem elektrostatischen Prinzip, bestehend aus einer beweglichen, die Membran bildende Elektrode und einer diese tragenden festen Elektrode, deren Oberfläche aufgerauht ist und die sich zur Membran hin trichterförmig erweiternde öffnungen aufweist.

Ein derartiger Wandler ist aus der DT-PS 963 616 bekannt. Bei diesem Wandler ist auf einer Isolierschicht zwischen der als feste Membran ausgebildeten Elektrode und der festen Elektrode eine dünne Schicht mit einer bestimmten Leitfähigkeit angeordnet, um den Aufbau eines Gegengleichspannungsff ldes an der Isolierschicht zu verhindern. Ein solche? Spannungsfeld kann jedoch durch eine ausreichend dünne Folie aus Kunststoff unterdrückt werden.

Es ist weiterhin bekannt, daß bei elektroakustischen Wandlern die Schwingfähigkeit der Membran durch eine aufgerauhte Oberfläche der festen Elektrode begünstigt wird. Hierdurch entsteht jedoch zwischen der Membran und der festen Elektrode ein akustischer Widerstand, der die Erzeugung großer Signale verhindert. Andererseits ist es bekannt, daß durch öffnungen in der festen Elektrode der Frequenzbereich des Wandlers erhöht werden kann, da die effektive Membranfläehe auf die Gesamtfläche der Öffnungen begrenzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den elektroakustischen Wandler der eingangs genannten Gattung derart zu verbessern, daß sich ein flacher Frequenzgang ergibt und relativ hochfrequente Signale mit großer Amplitude erzeugt werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die feste Elektrode aus einem Kunststoffkörper besteht, dessen aufgerauhte Oberfläche und dessen sich trichterförmig erweiternde Teile der Öff- &5 nungen mit einer leitenden Schicht überzogen sind. Durch die an den Öffnungen gebildeten Kondensatoren erreicht man einen flachen Frequenzgang, so daß der Die Erfindung wird nachstehend an Hand der F i g. 1 bis 6 beispielsweise erläutert. Es zeigt

F i g 1 einen Querschnitt eines elektroakustischen Wandlers gemäß der Erfindung,

F i g 2 einen vergrößerten Querschnitt eines Teils der Membrandes Wandlers der Fig I,

F i g. 3 eine Aufsicht der festen Elektrode des Wandlers der Fi g-1. . . .

F ig.4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV m

F i g. 3,

F i g 5 in vergrößertem Maßstab eine perspektivische Darstellung eines Querschnitts eines Teils der fe sten Elektrode des Wandlers der F i g. 1 und 4.

F i g. 5A einen Querscnnitt eines Teils der Membran und des oberen Teils einer öffnung in der festen Elektrode und

F i g. 6 die Frequenzcharakteristik eines Wandlers gemäß der Erfindung.

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen elektroakustischen Wandlers nach dem elektrostatischen Prinzip. Er besteht aus einer festen Elektrode 25. einer Platte 6 aus isolierendem Material, z. B. Harz, einer beweglichen Elektrode 23 mit einer Membran 3. die an der festen Elektrode 25 angeordnet ist, einem Metallgehäuse 2 mit einer öffnung 2a, und einem Ring 7 mit Außengewinde, um die Membran 3, die feste Elektrode 25 und die Platte 6 in dem Gehäuse 2 zu befestigen.

Wie F i g. 2 zeigt, besteht die Membran 3 aus einem flexiblen Film 8 aus polymerem Kunststoffmaterial, z. B. Polyäthylenterephthalat, und einer leitenden Schicht 9, die auf den flexiblen Film 8 durch ein geeignetes Verfahren aufgeschichtet ist, z. B. durch Vakuumverdampfung. Die Membran 3 weist außerdem einen Metallring 4 auf, um die Randkante der Membran 3 zu begrenzen, so daß ein leitendes Klebstoffmaterial 10 zwischen dem Ring 4 und der leitenden Schicht 9 vorgesehen werden kann. Die leitende Schicht 9 ist mit dem Ring 4 durch das Klebstoffmaterial 10 elektrisch verbunden, ui.d nie Membran 3 wird von dem Ring 4 starr getragen

Die feste fcieMrode 25 besteht aus einem Kunststoffkörper 5 und einer leitenden Schicht 12, die auf den Kunststoffkörper 5 aufgeschichtet ist. Der Kunststoffkörper 5 ist aus einem polymeren Kunststoffmaterial, z. B. Acrylsäureharz oder Polyphenyloxidharz, hergestellt. Wie die F i g. 1, 3 und 4 zeigen, bilden mehrere öffnungen 11 in dem Kunststoffkörper 5 ein ausreichendes Luftvolumen zur Erzeugung einer gewünschten Resonanzfrequenz. Jede Öffnung 11 hat einen sich trichterförmig erweiternden Teil lla an ihrem oberen Ende, wie F i g. 5 zeigt, um eine große Fläche zu schaffen, die der Membran 3 gegenüberliegt. Der Neigungswinkel Θ der Teile JIa ist zwischen 10 und 40° gewählt. Der Kunststoffkörper 5 ist außerdem mit mehreren Unregelmäßigkeiten 5a und 56 bzw. einer rauhen Fläche an seiner Oberseite versehen. Die unebene bzw. aufgerauhte Oberfläche .vird durch ein Sandstrahlverfahren oder durch Schleifen mit einem Schleifmittel ge-

bildet.

Die leitende Schicht 12, z. B. aus Aluminium, wird dann auf die Oberseite des Isolierglieds einschließlich der Oberflächen der Öffnungsteile 1 Ia durch ein geeignetes Verfahren, z. B. durch Vakuumverdampfung, aufgeschichtet.

Die Platte 6 wird dann aus Harz hergestellt. Ein Metallstift 13 wird mit einem Außengewinde versehen, um mit der zentralen Innengewindebohrung des lsoherglied^c. 5 zusammenzupassen. Seine obere Oberfläche greift an der leitenden Schicht 12 an (F i g. 4).

Wenn der Wandler als Lautsprecher benutzt wird, wird ein elektrisches Signal zwischen dem Gehäuse 2 und dem Metallstift 13 angelegt. Hierbei wird die Membran 3 in Schwingung versetzt und die erzeugte Tenwelle (UIt. »schallwelle) geht von der öffnung 2a aus. Wenn die Ultraschallwelle über die Öffnung 2a auf die Membran 3 gegeben wird, wird ein elektrisches Signal !wischen dem MetaUgJied i3 und dem Glied 2 erzeugt. Hierbei wird der Wandler als Mikrophon benutzt.

Die Öffnungen U des Kunststoffkörpers 5 sind mit sich verjüngenden öffnungen 1 la versehen. Die effektive Fläche einer jeden öffnung bildet einen Kondensator, der den Ausgangspegel erhöht. Dies wird an Hand der F i g. 5A erläutert, in der der Kondensator bei 26 angegeben ist. Der Kondensator wird durch die leitenden Schichten der Membran und der festen Elektrode gebildet.

Da die feste Elektrode eine aufgerauhte Oberfläche hat. ergibt sich eine flache Frequenzcharakteristik, weil zahlreiche Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen der aufgerauhten Oberfläche und der Membran vorhanden sind, und wegen des akustischen Widerstandes, der dort gebildet wird, wird der Ausgangspegel verringert, jedoch ist die Frequenzcharakteristik flach (d. h. »Q gedämpft«). Die Verringerung des Ausgangspegels wird durch die große effektive Fläche des Kondensators kompensiert, wie oben beschrieben wurde.

Wie F i g. 6 zeigt, wird der Pegel erhöht und ein flacher Frequenzgang erzeugt, we die Kurve 14 angibt. Die Kurve 15 zeigt eine Frequenzcharakteristik eines bekannten Keramikwandlers.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektroakustischer Wandler nach dem elektrostatischen Prinzip, bestehend aus einer beweglichen, die Membran bildenden Elektrode und einer diese tragenden festen Elektrode, deren Oberfläche aufgerauht ist und die sich zur Membran hin trichterförmig erweiternde öffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Elektrode (25) aus einem Kunststoffkörper (5) besteht, dessen aufgerauhte Oberfläche und dessen sich trichterförmig erweiternde Teile (Ha) der Öffnungen (11) mit einer leitenden Schicht (12) überzogen sind.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Elektrode (25) von einer Platte (6) aus isolierendem Material getragen wird.

3. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallgehäuse (2) die Membran (3), die feste Elektrode (25) und die diese tragende Platte (6) aus isolierendem Material umgibt und mit der Membran elektrisch verbunden ist.

4. Wandler nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Metallstift (13). der sich durch die Platte (6) aus isolierendem Material und die feste Elektrode (25) erstreckt und mit deren leitender Schicht (12) elektrisch verbunden ist.

Nachteil nicht zur Wirkung kommt, der durch die Aufrauhung der Oberfläche der festen Elektrode und die dadurch bedingte Amplitudenvernngerung der Signale verursacht wird.

Der erfindungsgemäße Wandler hat außerdem Vorteile hinsichtlich der Herstellung, da die feste, aus Kunststoff bestehende Elektrode leicht im Aufdampfverfahren mit einer leitenden Schicht versehen werden