FET在MIC中的阻抗变换作用 一、平行板电容器基本关系式： 由静电学可知，对于平行板电容器，有如下的基本关系式： ，即： ……① ，即： ……② 其中，L为两电极板间的距离；S为两极板的面积； ε为平行板电容器的介电常数。 即电容的容量与介质的介电常数成正比，与两个极板的面积成正比，与两个极板之间的距离成反比。 驻极体电容传声器以(背)极板和振膜为两个电极板并通过垫片隔离形成一个平行板电容器如图1所示。背极板(背极式)或者是振膜(前极式)的面积即为两电极板的面积S，背极板与振膜之间的距离即为两极板间距L，ε即为空气的介电常数(8.849 F/m)。 传声器在工作时，其振膜在声音信号作用下以微小幅度ΔL围绕其平衡位置振动(S、Q与ε不变)，由①式知，其构成的电容器容量有微弱变化ΔC，进而其两极板间产生微弱电压信号。 小结：以上表明驻极体电容传声器具有输出信号小的特点，可以看作一输出信号相对比较微弱的信号源 二、我司生产的驻极体电容传声器的电容容量及其阻抗： 目前，我司生产的驻极体电容传声器的电容容量，Ф4.0系列MIC约为3.5 pF，Ф6.0系列约为5.0 pF，Ф9.7系列约为12.0 pF。 例如，我司Ф6.0系列背极式MIC，其背极板外径多为4.81㎜，垫片厚度多使用25um、30um和36um；取平行板电容器的有效半径为2.4㎜，两电极间距为30um。故Ф6.0系列MIC电容容量大小约为： 根据①式并结合我司实际所用零部件尺寸，用同样的方法可以算出Ф4.0系列MIC的电容容量约为3.5 pF，Ф9.7系列约为12.0 pF。 取频率f=1000Hz，MIC电容容量C=5pF，那么其阻抗模值约为： …③ 小结：②式表明驻极体电容传声器具有电容容量小，阻抗特别高的特点，可以看作一高内阻的信号源。 二、FET (场效应管)的基本常识： 1、工作原理：FET (场效应管)是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导体器件，即是一种靠栅源极之间的电压控制漏源极之间电流的器件(电压控制电流元件)。我司批量使用的场效应管多为N沟道结型场效应管。 2、FET的特性：FET不仅具备体积小、重量轻、耗电省、寿命长等优点，而且输入阻抗特别高(高达 ～ Ω)、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强和控制工艺简单。 三、阻抗变换的基本概念： 1、用作阻抗变换器器件的基本特征为：高输入阻抗,低输出阻抗。 2、举例说明阻抗变换的基本概念： ①、当具有内阻为Rs=10KΩ的信号源Vs直接驱动RL=1KΩ的负载时(如图1所示)，其输出电压为： ……① 由①式可以看出输出电压Vo很小。 ②、由分压原理易知：输出电压 会随负载电阻 的增大而增大。若负载电阻RL=10KΩ，其输出电压为： ③、当负载电阻RL>>Rs时， 。若负载电阻RL=100KΩ，其输出电压为： 如果将场效应管接在高内阻的信号源与负载之间(如图2所示)，因为场效应管的输入阻抗特别高，所以FET的栅源极间电压就约为信号源电压，即 。 ④、而驻极体电容传声器就是一个高内阻并且输出信号比较微弱的信号源，为提取这个微弱的电信号，我们正是利用FET的高输入阻抗来实现阻抗变换，从而获得比较高的FET栅源极间电压，得到比较大的输出信号，即获得比较高的灵敏度。 四、生产实践中与FET的阻抗变换有关的两个问题： 问题1、请问为什么在MIC FET的栅源极间并接一个电容后，如容量为10pF(我司批量供3A202客户BUM6027L超心形,线路如图4)，其灵敏度要比同样条件下不在FET的栅源极间并接一个电容的灵敏度低？且电容容量越大，灵敏度越低？ 简析：取频率f=1000Hz，那么容量为10pF的电容的阻抗模值约为： 即容量为10pF的电容的阻抗模值约为15.91KΩ,其并接在FET的栅源极间后，并接阻值会比FET的栅源极间阻值小，进而FET的栅源极间电压也就低，输出信号也就弱,即输出灵敏度低。且电容容量越大，电容的阻抗模值就越小，电容与FET的栅源极并接阻值就越小,FET的栅源极间电压也就越低，输出信号也就越弱,即输出灵敏度越低。 问题2：我们在生产中有时会遇到MIC电流、组成MIC的各机械零部件(包括电位)以及MIC FET的输出特性曲线等都正常的“二无(灵敏度特低以至于用我们的HY60××系列驻极体电容传声器测试仪无法测出)”不良品，请问这是什么原因呢？ 简析：遇到这种情况，很可能是因为FET被静电损坏以至于其栅源极间阻值很小，进而输出灵敏度特低而出现“二无”。所以，请亲爱的同事们在制作产品的整个制程中一定做好产品的防静电措施。