微机械电容式麦克风的仿真研究

针对麦克风产品开发成本过高问题,对麦克风的制造工艺进行了研究,提出了一种用仿真代替实验的方法,利用Intelli Suite软件中的Blueprint设计麦克风制作过程中所使用的掩膜版图,再利用Intelli Suite软件中Intelli Fab模块对器件进行了微电容式麦克风的工艺流程仿真,仿真出麦克风器件,再利用Intelli Suite软件中的3D BUILDER,TEM两个子模块,仿真得到了微机械电容式麦克风的灵敏度、吸合电压以及固有频率等参数,该仿真过程得到的相关参数能够为微机械电容式麦克风性能的佐证提供参考,并指导学者对微电容式麦克风产品的开发与设计过程。分析结果表明,此过程能够代替实际的开发的制造过程,达到节约产品开发成本的目的。

工业化硅微机械电容式麦克风的设计与性能计算

给出了一种单芯片硅微机械电容式麦克风的结构设计,并针对此结构对其进行了动态特性分析计算。硅微机械电容式麦克风的两个电极由一个复合敏感膜和一个金属铜底板构成。复合敏感膜包括三层,中间一层是掺杂硼的多晶硅,上下两层是氮化硅,三层复合膜的厚度设计和制作工艺使复合膜处于轻微的拉应力状态。底板采用低温电镀铜技术制作,底板上分布有许多圆形通气孔来调节敏感膜与底板间的空气压膜阻尼。在复合敏感膜和金属铜底板之间采用牺牲层技术制作了一空气间隙,使复合敏感膜和一个金属铜底板之间构成一工作电容。在硅基体的背面采用湿法腐蚀出声音进口腔。针对这一结构我们对其动态特性进行了分析计算,计算出麦克风在9V偏置电压下开环灵敏度为4.99mV/Pa,麦克风最大偏置电压为32.83V,麦克风工作时的频率带宽为0-134kHz。分析结果表明该硅微机械电容式麦克风能满足工业界的使用要求。

基于多目标遗传算法的硅微机械电容式麦克风优化设计

介绍了一种基于多目标遗传算法的硅微机械电容式麦克风优化设计方法。以复合敏感膜参数、底板参数以及敏感膜与底板间距为设计变量,麦克风灵敏度、最大工作电压、工作频率带宽为优化设计目标,采用多目标遗传算法求出Pareto最优解集。在所求出的Pareto最优解集中选择一组最符合设计要求的解作为麦克风的设计参数。

具有自由悬浮敏感膜的硅微机械电容式麦克风的设计与仿真计算

提出了一种具有自由悬浮敏感膜和带孔铜底板的硅微机械电容式麦克风。采用低压化学汽相淀积工艺制作而成的复合敏感膜一端固定于硅基,其余部分处于自由悬浮状态,可以释放敏感膜的内应力。底板采用铜电镀技术制作,底板上呈蜂窝状分布的圆形通气孔用来调节敏感膜与底板间的空气压膜阻尼。仿真计算表明在5V偏置电压下麦克风灵敏度为10.62mV/Pa,工作稳定最大电压为9.7V,工作频率带宽为0～10.57kHz。分析结果表明该微机械麦克风能满足市场需求。

一种新结构微型硅电容式麦克风的研制

本文提出一种新型的微型硅电容式麦克风结构及制造方法；单硅片纹膜结构及制造方法，首次实现了纹膜麦克风的制作．对这种结构的麦克风进行了初步设计并制造出一系列结构尺寸的微麦克风．实现了麦克风电容两极板有效区域的自对准．实验证明，纹膜结构大大降低了膜的内应力，且使电容有所增加，因而器件的灵敏度和重复性有了极大的改善．这种微麦克风制造工艺非常简单、可靠，由于是单硅片制造，无需双／多芯片的对准、粘接或键合，大大提高了生产效率和器件的性能．另外，采用了复合膜技术，进一步提高了麦克风的灵敏度．在ｌｍｍ２的膜片上，得到了６．８～１６．０ｍＶ／Ｐａ的开路灵敏度，频率带宽在８～１６ｋＨｚ范围．

电容式硅微机械麦克风的结构与动态特性

为了设计和制造适合工业化生产的微机械麦克风，给出了一种单芯片硅微机械电容式麦克风的结构和动态特性分析．微机械电容式麦克风的两个电极由一个3层复合敏感膜和一个铜底板构成，敏感膜与底板之间采用牺牲层技术形成空气间隙．复合敏感膜采用低压化学气相淀积工艺制作，包含一层浓硼掺杂的多晶硅和两层氮化硅．底板采用电镀铜技术制作，底板上蜂窝状分布了许多圆形通气孔来调节敏感膜与底板间的空气压膜阻尼至临界阻尼．分析和计算表明，麦克风在9V偏置电压下开环灵敏度为4．99mV／Pa，工作最大稳定电压为32．83V，工作频率带宽为0-134kHz．

浅谈Neumann U87麦克风

U87麦克风是一款由德国公司Neumann推出的高品质电容式麦克风,在广电系统应用广泛,本文对U87麦克风的电路结构、工作原理、各项功能进行了全方位的介绍,并结合各种应用场景加以说明,为广电系统音频工作从业者提供参考。

一种电容式硅微机械麦克风的设计与制造

给出了一种电容式硅微机械麦克风的设计和制造方法。该微机械麦克风在单一硅片上制作,麦克风的两个电极由1个3层复合敏感膜和1个带有通气孔的金属铜底板构成,敏感膜与底板之间采用牺牲层技术形成空气间隙。测试结果表明,该硅微机械麦克风适合在工业界推广应用。

一种用于电容式MEMS麦克风的读出电路

在分析电容式MEMS麦克风工作原理的基础上,提出了一种用于电容式MEMS麦克风的读出电路。该读出电路包括低极点频率的高通滤波器和低噪声单位增益缓冲器,高通滤波器用来读出MEMS麦克风在声压作用下产生的小信号,单位增益缓冲器用来隔离高通滤波器和后续信号处理电路,并提供较大的驱动能力。仿真结果表明,当电源电压在1.2～3.6V之间时,读出电路都可以正常工作,且静态电流小于60μA,等效输入噪声为5.2μV,电压增益大于-1.56dB(83.6%)。由于消除了失调电压的影响,电路可以处理幅度范围为50μV～200mV的小信号(参考X-FAB 0.35μm CMOS工艺)。

硅微麦克风探测模块辐射性能研究

针对硅微机械电容式麦克风测试模块元器件的材料、结构、表面处理等方面进行了核辐照损伤分析,并对此探测模块在核辐照条件下做测试实验,测试数据分析表明,该硅微机械电容式麦克风探测模块防辐照效果明显,能够满足在高辐照条件下的使用要求。

声学温度计中声学传感器的对比研究

声学传感器的研究对提高声学共鸣法测量Boltzmann常数kB的精度以及高温区热力学温度的测量都十分重要。借助声学共鸣法,文中研究了压电陶瓷与电容式麦克风的响应特性。结果表明,在相同条件下,麦克风测量信噪比和频率随机偏差δfN/fN都明显优于压电陶瓷,验证了麦克风的高灵敏性;另外,两种传感器测量的半宽值的Δg/f均远小于1×10-6,为后续高温区热力学温度测量和减小kB不确定度奠定了基础。

基于ECM的水听器设计及信号采集实验方案

设计了一款成本低、安装灵活且技术成熟的驻极体电容式水听器电路,搭建了水声信号采集实验平台,以测试水声设备试验中水听器是否处于正常工作状态,并借助Adode Audition软件进行水声信号采集、存储以及回放。通过接收信号时域波形及其频率分析和事后回放,分析不同信号调理电路增益、不同通信距离下水声采集信号波形及频率特性变化。实验结果表明,水听器处于正常工作状态,满足传感器工程应用需求,采用水听器放大电路增益为237.6时采集到的信号波形质量更优,且在相对较远通信距离下,水听器采集的信号波形及其频率特性仍满足信号处理需求。