RU2079978C1

RU2079978C1 - Midjet-size electret microphone

Info

Publication number: RU2079978C1
Application number: RU94033245A
Authority: RU
Inventors: А.М. Темнов; В.П. Снегирев; В.Л. Наумов; В.И. Марьин; И.А. Саломатин; Н.Б. Гудкова; В.Е. Земляков
Original assignee: Государственное научно-производственное предприятие "Исток"
Priority date: 1994-09-08
Filing date: 1994-09-08
Publication date: 1997-05-20
Also published as: RU94033245A

Abstract

FIELD: electret microphones for hearing aids. SUBSTANCE: microphone has case with pipe, membrane, electrode with hole, electret placed above membrane in a spaced relation, matching amplifier. Made directly in membrane, opposite holes in electrode, are equalizing holes in the quantity of 1+n, 10 mcm in sectional size. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электронной технике, в частности сурдотехнике, к конструированию и изготовлению миниатюрных электретных микрофонов для слуховых аппаратов. The invention relates to electronic equipment, in particular sound technology, to the design and manufacture of miniature electret microphones for hearing aids.

Известна конструкция миниатюрного электретного микрофона для слуховых аппаратов [1] Микрофон выполнен в прямоугольном корпусе, в котором размещена фторопластовая мембрана, разделяющая корпус на два объема: домембранный, замембранный. При этом домембранный объем соединен с внешней средой большим акустическим отверстием, а замембранный малым, диаметром 100 мкм, выравнивающим отверстием, обеспечивающим выравнивание давления в обоих объемах при изменении внешнего атмосферного давления. A known design of a miniature electret microphone for hearing aids [1] The microphone is made in a rectangular case, in which a fluoroplastic membrane is placed, dividing the body into two volumes: membrane, membrane. In this case, the dome membrane volume is connected to the external medium with a large acoustic hole, and the membrane one with a small, 100 μm diameter, leveling hole, which provides pressure equalization in both volumes when the external atmospheric pressure changes.

Над мембраной размещается перфорированный электрод, при этом между мембранной и электродом устанавливается диэлектрическая прокладка, толщина которой определяет величину зазора около 26 мкм между мембраной и электродом. На электроде устанавливается предварительный усилитель на полевом транзисторе с напряжением отсечки 0,3 B. Усилитель истоковый повторитель обеспечивает согласование микрофона с последующими устройствами. A perforated electrode is placed above the membrane, and a dielectric spacer is installed between the membrane and the electrode, the thickness of which determines the gap size of about 26 μm between the membrane and the electrode. A pre-amplifier is installed on the electrode on a field-effect transistor with a cut-off voltage of 0.3 V. The amplifier, a source follower, ensures microphone matching with subsequent devices.

Выводы усилителя соединяются с контактными площадками, размещенными по внешней стороне корпуса. Со стороны акустического отверстия на корпусе закреплен патрубок, необходимый для работы микрофона в составе слухового аппарата. The conclusions of the amplifier are connected to pads located on the outside of the housing. From the side of the acoustic hole on the body, a nozzle is fixed, which is necessary for the microphone to work as part of the hearing aid.

Недостатком данной конструкции является невоспроизводимость характеристик микрофона из-за низкой точности изготовления механическим способом элементов микрофона. The disadvantage of this design is the irreproducibility of the characteristics of the microphone due to the low accuracy of the manufacture of mechanical elements of the microphone.

Кроме того, в этой конструкции очень трудно изготовить выравнивающее отверстие размером менее 100 мкм. Малый диаметр выравнивающего отверстия необходим для того, чтобы обеспечить прохождение воздуха и препятствовать прохождению влаги. Влага, проникающая в микрофон вместе с потом человека приводит к снижению потенциала электрета и деградации параметров микрофона. In addition, in this design it is very difficult to make a leveling hole with a size of less than 100 microns. The small diameter of the leveling hole is necessary in order to ensure the passage of air and prevent the passage of moisture. Moisture penetrating the microphone along with the sweat of a person leads to a decrease in the potential of the electret and the degradation of the parameters of the microphone.

Известна конструкция электретного микрофона прототипа [2] В данной конструкции в качестве мембраны используются тонкие пленки кремния. Все элементы микрофона, кроме корпуса и патрубка изготавливаются фотолитографией. Это обеспечивает высокую точность изготовления элементов и повышенную воспроизводимость характеристик микрофона. A known design of the electret microphone of the prototype [2] In this design, thin films of silicon are used as a membrane. All microphone elements, except for the body and the nozzle are made by photolithography. This provides high precision manufacturing elements and increased reproducibility of the characteristics of the microphone.

Недостатком данной конструкции является трудность изготовления выравнивающего отверстия малого размера и вследствие этого не высокая надежность микрофона из-за деградации его параметров при попадении в микрофон влаги. The disadvantage of this design is the difficulty of manufacturing a leveling hole of a small size and, as a result, the microphone’s reliability is not high due to degradation of its parameters when moisture enters the microphone.

Техническим результатом данного изобретения является повышение надежности, упрощение технологии изготовления. The technical result of this invention is to increase reliability, simplifying manufacturing technology.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в известной конструкции миниатюрного электретного микрофона, содержащей корпус с патрубком и расположенными в нем мембраной, разделяющей корпус на два объема, электродом с отверстиями и электретом, расположенным над мембраной с зазором, согласующим усилителем, закрепленным на электроде, и акустическое и выравнивающее отверстия, выравнивающих отверстий может быть 1 + п, а выполнены они непосредственно в мембране напротив отверстий в электроде. The above technical result is achieved by the fact that in the known design of a miniature electret microphone, comprising a housing with a nozzle and a membrane located therein, dividing the housing into two volumes, an electrode with holes and an electret located above the membrane with a gap, a matching amplifier mounted on the electrode, and acoustic and leveling holes, leveling holes can be 1 + p, and they are made directly in the membrane opposite the holes in the electrode.

Выполнение выравнивающих отверстий непосредственно в мембране позволило изготавливать мембрану и выравнивающие отверстия в едином технологическом цикле, используя приемы фотолитографии, что позволяет изготавливать множество отверстий с малым диаметром, обусловленным сегодняшними возможностями фотолитографии. The implementation of alignment holes directly in the membrane made it possible to produce the membrane and alignment holes in a single technological cycle using photolithography techniques, which makes it possible to produce many holes with a small diameter, due to today's photolithography capabilities.

Диаметр выравнивающего отверстия выбирается из двух условий. С одной стороны, оно должно быть малым, чтобы препятствовать прохождению влаги, а с другой, обеспечивать выравнивание давления в домембранном объеме, при изменении внешнего давления. The diameter of the leveling hole is selected from two conditions. On the one hand, it should be small in order to prevent the passage of moisture, and on the other hand, to ensure equalization of pressure in the dome membrane when the external pressure changes.

Для выполнения этих двух условий целесообразно делать в мембране несколько отверстий малого размера. To fulfill these two conditions, it is advisable to make several small holes in the membrane.

Выравнивающее отверстие размером в сечении более 10 мкм выполнять не целесообразно, так как это приводит к возбуждению замембранного пространства и ухудшению характеристик микрофона. It is not advisable to perform a leveling hole with a cross-section larger than 10 microns, since this leads to the excitation of the membrane space and the deterioration of the characteristics of the microphone.

Так как чувствительность микрофона определяется емкостью между мембраной и электродом, необходимо размещать выравнивающие отверстия в мембране напротив отверстий в электроде, что и обеспечивает минимальное снижение емкости. Since the microphone sensitivity is determined by the capacitance between the membrane and the electrode, it is necessary to place alignment holes in the membrane opposite the holes in the electrode, which ensures a minimum decrease in capacitance.

Изобретение поясняется чертежом, где дан корпус с патрубком 1, мембрана 2, электрод с отверстиями и электретом 3, прокладка 4, согласующий усилитель 5, домембранный объем 6, замембранный объем 7, акустическое отверстие 8, выравнивающие отверстия 9, выходные контакты 10. The invention is illustrated in the drawing, where a housing with a pipe 1, a membrane 2, an electrode with holes and an electret 3, a gasket 4, a matching amplifier 5, a membrane volume 6, a membrane volume 7, an acoustic hole 8, leveling holes 9, output contacts 10 are given.

Работает микрофон следующим образом: звук через патрубок 1 и акустическое отверстие 8 воздействует на мембрану 2, выполненную из кремния или металла. Мембрана 2 приходит в движение, изменяется емкость между электродом 3 и мембраной 2 и появляется ток смещения, который усиливается согласующим усилителем 5 и поступает на выходные контакты 10. Выравнивающие отверстия 8 соединяют замембранный 7 и домембранный 6 объемы, обеспечивая выравнивание давления в них. The microphone works as follows: the sound through the pipe 1 and the acoustic hole 8 acts on the membrane 2 made of silicon or metal. Membrane 2 is set in motion, the capacitance between the electrode 3 and membrane 2 changes, and a bias current appears, which is amplified by a matching amplifier 5 and fed to the output contacts 10. Leveling holes 8 connect the membrane 7 and the membrane 6 volumes, providing pressure equalization in them.

Выравнивающие отверстия 9 расположены напротив отверстий электрода 3. Размер в сечении выравнивающих отверстий 9 равен 10 мкм, количество отверстий равно 6. The leveling holes 9 are located opposite the holes of the electrode 3. The size in the cross section of the leveling holes 9 is 10 μm, the number of holes is 6.

Claims

A miniature electret microphone containing a housing with a nozzle and a membrane located in it, dividing the housing into two volumes, an electrode with holes and an electret located above the membrane with a gap, a matching amplifier mounted on the electrode, and acoustic and leveling holes, characterized in that leveling holes can be 1 + n, they are made directly in the membrane opposite the holes in the electrode and the cross-sectional size of not more than 10 microns.