硅麦克风(硅基驻极体电容话筒)
MEMS麦克风
MEMS麦克风•MEMS（微型机电系统）麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风，简单的说就是一个电容器集成在微硅晶片上，可以采用表贴工艺进行制造,能够承受很高的回流焊温度,容易与CMOS 工艺及其它音频电路相集成, 并具有改进的噪声消除性能与良好的RF 及EMI 抑制性能.MEMS麦克风的全部潜能还有待挖掘，但是采用这种技术的产品已经在多种应用中体现出了诸多优势，特别是中高端手机应用中。
目录•MEMS麦克风的发展前景MEMS麦克风的优势•目前，实际使用的大多数麦克风都是ECM(驻极体电容器)麦克风，这种技术已经有几十年的历史。
ECM 的工作原理是利用驻有永久电荷的聚合材料振动膜。
与ECM的聚合材料振动膜相比，MEMS麦克风在不同温度下的性能都十分稳定，其敏感性不会受温度、振动、湿度和时间的影响。
由于耐热性强，MEMS麦克风可承受260℃的高温回流焊，而性能不会有任何变化。
由于组装前后敏感性变化很小，还可以节省制造过程中的音频调试成本。
MEMS麦克风需要ASIC提供的外部偏置，而ECM没有这种偏置。
有效的偏置将使MEMS麦克风在整个操作温度范围内都可保持稳定的声学和电气参数，还支持具有不同敏感性的麦克风设计。
传统ECM的尺寸通常比MEMS麦克风大，并且不能进行SMT（表面贴装技术）操作。
在MEMS麦克风的制造过程中，SMT回流焊简化了制造流程，可以省略一个目前通常以手工方式进行的制造步骤。
在ECM麦克风内，必须添加进行信号处理的电子元件；而在MEMS麦克风中，只需在芯片上添加额外的专用功能即可。
与ECM相比，这种额外功能的优点是使麦克风具有很高的电源抑制比，能够有效抑制电源电压的波动。
另一个优点是，集成在芯片上的宽带RF抑制功能，这一点不仅对手机这样的RF应用尤其重要，而且对所有与手机操作原理类似的设备（如助听器）都非常重要。
MEMS麦克风的小型振动膜还有另一个优点，直径不到1mm的小型薄膜的重量同样轻巧，这意味着，与ECM相比，MEMS麦克风会对由安装在同一PCB上的扬声器引起的PCB 噪声产生更低的振动耦合。
关于麦克风的参数介绍-驻极体麦克风（ECM）和硅麦（MEMS）
关于麦克风的参数介绍-驻极体麦克风（ECM）和硅麦（MEMS）1、麦克风的分类1.1、动圈式麦克风（Dynamic Micphone）原理：基本构造包含线圈、振膜、永久磁铁三部分。
当声波进⼊麦克风，振膜受到声波的压⼒⽽产⽣振动，与振膜在⼀起的线圈则开始在磁场中移动，根据法拉第的楞次定律，线圈会产⽣感应电流。
特性：动圈式麦克风因含有磁铁和线圈，不够轻便、灵敏度较低、⾼低频响应表现较差；优点是声⾳较柔润，适合⽤来收录⼈声。
应⽤：KTV场所。
1.2、电容式麦克风（Condenser Micphone）原理：根据电容两⽚隔板间距离的改变来产⽣电压变化。
当声波进⼊麦克风，振膜产⽣振动，使得振动膜和基板之间的距离会随着振动⽽改变，于是基板间的电容会变，根据Q=C*V（电容式麦克风中电容极板的电压会维持⼀个定值）得到变化的电荷量Q。
特性：灵敏度⾼，常⽤于⾼质量的录⾳。
应⽤：消费电⼦、录⾳室。
1.3、铝带式麦克风（Ribbon Micphone）原理：在磁铁两极间放⼊通常是铝制的波浪状⾦属箔带，⾦属薄膜受声⾳震动时，因电磁感应⽽产⽣信号。
1.4、碳精麦克风（Carbon Micphone）2、两种常⽤电容式麦克风的对⽐：驻极体电容麦克风（ECM）和微机电麦克风（MEMS Micphone）2.1、驻极体电容麦克风（Electret Condenser Micphone）原理：驻极体麦克风使⽤了可保有永久电荷的驻极体物质，不需要再对电容供电。
（若驻极体麦克风中内置放⼤电路，则需要供电）优点：技术成熟、价格便宜缺点：体积⼤，不⽅便SMT、引线长，造成信号衰减、⽣产⼯序多，⼀致性差、灵敏度不稳定2.2、微机电麦克风（MEMS Micphone）原理：微机电麦克风也称麦克风芯⽚或硅麦克风，硅麦⼀般都集成了前置放⼤器，甚⾄有些硅麦会集成模拟数字转换器，直接输出数字信号，成为数字麦克风。
优点：体积⼩，可SMT、产品稳定性好缺点：价格较⾼备注：⼀般情况下，我们把集成了前置放⼤器或者模拟数字转换器的麦克风称为拾⾳器（pickup）。
硅麦介绍
矽晶麥克風在微機電市場之—技術發展一.應用範圍麥克風的應用範圍廣泛，在生醫器材方面可應用在：助聽器、電子耳；在電腦通訊產業上則可應用於：手機、數位相機、免持聽筒、筆記型電腦..等。
隨著電子產業的蓬勃發展以及製程及封裝技術的進步，麥克風產品的設計上更朝向多功能化的需求發展，為求達到短、小、輕、薄、省電、便宜的訴求，我們就必需發展可以和半導體製程所做出之晶片做整合的微小麥克風，這是未來麥克風發展的一大趨勢。
二.技術發展微機電式(MEMS)麥克風，即是利用積體電路技術將機械元件與電子元件設計於矽晶上。
以微機電式麥克風目前發展現況而言，皆是利用電容原理來設計(capacitive principles)，主要有兩種形式：第一種為駐極體式麥克風(electret type microphones)，另一種形式為电容式麥克風(condenser type microphones)。
這兩種形式中又以电容式麥克風具有較優良的音噪比( signal-to-noise ratio)、較高的靈敏度、較低的溫度係數(temperature coefficient)、以及較高的穩定性等優良特性。
電容式麥克風基本構造組主要是將電極(electrode)分別固定在柔軟的振膜上(Diaphragm)以及剛性的背板(Back Plate)上，振膜與背板間存在一個很小的間隙，稱之為air ga p，使其可隨聲音做完全的自由振動(Freely Vibration)。
而振動的振膜與背板之間形成的電場變化即產生電路上的電子信號。
電子式麥克風則因內部電極間具有永久帶電的電介質可作為極化電壓，不需要額外施加電源，因此具有較簡單的電路與系統結構。
因此目前的發展趨勢還是以电容式麥克風(condenser type microphones)作為設計為主。
這種低成本、高性能、高產量的特性，目前已逐漸取代傳統的駐極體電容器式麥克風。
三.工程設計分析有助於縮短麥克風的開發時程(概念驗證、開發、試產和生產)。
硅麦克风
微机电系统(MEMS)是一种通过以硅为原材料的、将微电子和微机械技术集于一体的微细加工技术，实现各种机械元件、传感器、触动器和电子电路在硅片上的集成。
MEMS技术在20世纪70年代最初开发，但一直到上个世纪90年代才首次投入生产。
自此数百万MEMS器件已被应用在汽车的气囊/碰撞传感器和喷墨打印头等应用中。
与集成电路相似，MEMS器件采用标准的半导体制造技术制造；这些工艺带来了前所未有的功能性、可靠性以及性能提升。
MEMS器件的制造也朝着更小、更快、更经济的方向演变，也因此被越来越多的新应用所采用。
目前，麦克风在消费领域被广泛采用，如移动手机、便携式媒体播放器(PMP）、便携式导航设备(PND）、数码相机(DSC)、笔记本电脑、头戴式耳机等。
在过去的3、4年中，硅麦克风解决方案的出现，已经渗透到当前驻极体电容麦克风(ECM)的市场群体。
硅麦克风所具有的尺寸小巧、增强稳定性以及可回流焊接的能力已经取得了巨大成就，尤其是在移动手机和笔记本电脑市场。
市场研究报告表明，预计2011年全球市场MEMS麦克风的需求将达到16亿只。
对优良的音频质量、噪音消除以及指向性录音等性能的需求，持续推动着使用多个麦克风的发展趋势。
这个不断升级的需求，把对高保真、高性价比麦克风解决方案的要求不断提高，使现有的ECM或硅麦克风都无法满足。
为了实现这些新兴应用，客户需要每个麦克风在进行信号处理时提供公认的稳定性能。
对于客户来说，采用这类先进麦克风的附加优势在于：在成品的组装和最终产品测试过程中，无需调整音频性能，从而降低了制造成本。
日前，欧胜微电子继CODECs、DACs、ADCs、Power Management、Speaker Drivers之后，推出其全新系列硅麦克风的首两款产品。
新的WM7110和WM7120是紧凑型、高信噪比模拟麦克风，适用于要求低功耗和卓越信号质量的消费应用。
这两款新型芯片采用欧胜专有CMOS/MEMS(微机电系统)膜技术，在1个小型封装内提供高稳定性和高性能。
硅麦内部结构
硅麦内部结构硅麦（Silicon mic）是一种基于硅芯片技术的微型麦克风。
它的内部结构包括传感器、信号处理器和封装等组成部分。
传感器是硅麦的核心部件，它负责将声音信号转换为电信号。
传感器通常采用压电效应，即通过压电材料的振动来产生电荷。
压电材料被固定在硅基底上，并具有一定的薄膜结构，这样可以增加传感器的灵敏度和频率响应范围。
当声音波通过传感器时，压电材料受到振动，产生电荷信号。
信号处理器是硅麦的另一个重要组成部分，它负责将传感器输出的电信号进行放大、滤波和数字转换等处理。
放大模块可以将微弱的电信号放大到合适的幅度，以便后续处理。
滤波器可以去除噪音和杂音，提高麦克风的信噪比。
数字转换器可以将模拟信号转换为数字信号，以便进一步的数字信号处理和存储。
硅麦的封装是为了保护内部结构，提供良好的机械强度和防水性能。
封装通常采用塑料材料，具有一定的耐高温和耐腐蚀性。
封装还包括与外界连接的引脚，以便将硅麦连接到其他设备或系统。
除了传感器、信号处理器和封装，硅麦的内部结构还可能包括前置放大器、滤波电路和模拟-数字转换器等部件。
前置放大器可以进一步放大传感器输出的微弱信号，以提高灵敏度和信噪比。
滤波电路可以去除特定频率范围内的噪音和干扰。
模拟-数字转换器可以将模拟信号转换为数字信号，方便数字信号处理和存储。
硅麦的内部结构包括传感器、信号处理器、封装和其他辅助部件。
传感器负责将声音信号转换为电信号，信号处理器负责放大、滤波和数字转换等处理，封装保护内部结构。
这些组成部分相互配合，使硅麦具有高性能和稳定的工作特性。
硅麦在语音识别、通信、音频录制等领域具有广泛的应用前景。
硅麦克风器件设计综述
硅麦克风器件设计综述一、硅麦克风概述麦克风学名为传声器，能够将声音信号转换为电信号的能量转换器件，也称话筒，麦克风，微音器。
硅微型麦克风，通过利用集成电路技术将微型机械系统与电子组件集成于硅晶面板的表面。
在消费性应用市场方面，未来将朝个人可携式的产品发展，通讯应用市场则以RF MEMS、MEMS麦克风为主。
未来低成本、高性能的MEMS麦克风取代ECM麦克风将成为趋势，其中MEMS麦克风于手机上将率先广泛使用。
硅麦克风是一种低成本、高性能以取代传统 ECM 麦克风的新技术。
和传统麦克风需要客户在应用中离线、手动装配不一样的是硅麦克风是封装在卷带中的，因此可以利用传统的表面贴片设备完成自动装配。
由于采用硅材料制作，这种具有革新意义的麦克风汲取了半导体工艺技术的种种优点。
这样生产出来的麦克风集生产高度重复性、优异的声音性能和将来灵活的扩展性能于一身。
二、硅麦克风工作原理传统麦克风是根据声波产生的空气流动对薄片的冲击，使其产生形变，从而改变电容，是输出电信号改变，从而反映出入口处的声波的频率和幅度的变化。
硅麦克风的组成一般是由MEMS微电容传感器、微集成转换电路、声腔、RF 抗干扰电路这几个部分组成的。
MEMS微电容极头包括接受声音的硅振膜和硅背极，硅振膜可以直接接收到音频信号，经过MEMS微电容传感器传输给微集成电路，微集成电路把高阻的音频电信号转换并放大成低阻的电信号，同时经RF抗噪电路滤波，输出与前置电路匹配的电信号，就完成了声电转换。
通过对电信号的读取，从而实现对声音的识别。
硅麦克风内含两个芯片——MEMS芯片和专用集成电路(ASIC)芯片，两枚芯片封装在一个表面贴装器件封装体中。
MEMS芯片包括一个刚性穿孔背电极和一片用作电容器的弹性硅膜。
该弹性硅膜将声波转换为电容变化。
ASIC芯片用于检测电容变化，并将其转换为电信号输出。
图1 硅麦克风结构图在MEMS麦克风设计中，电路是一个非常重要的环节，它将影响到微麦克风的操作、感测，以及系统的灵敏度。
MEMS电容式硅麦克风
MEMS 硅麦克风MEMS 麦克风采用批量化的半导体制作工艺，具有尺寸小、性能优良、一致性高等特点，并且易于实现阵列化，对语音效果实现了较大的提升。
根据制造技术，麦克风可以分为两种主要类型，传统的驻极体麦克风和MEMS麦克风。
驻极体麦克风通常由独立的金属部件和聚合物材料制成，尺寸较大，不易于集成和大批量生产。
而MEMS 麦克风采用与集成电路工艺兼容的硅微加工技术制成，尺寸较小，比较适合集成和大规模量产，进一步降低了生产成本，并在性能上也得到了较大的提升.电容式MEMS 麦克风主要由两块平行的导电极板组成（包括固定极板和可动极板），当可动极板在声波作用下产生振动时，改变了两极板间的距离，从而引起电容值的变化。
那么，通过专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）可以将电容的变化转换成电压信号。
从设计的角度来说，MEMS麦克风的灵敏度取决于电学灵敏度和机械灵敏度。
其中，电学灵敏度与偏置电压和极板面积成正比，与极板间的距离成反比。
因此，偏置电压越高，极板面积越大，MEMS 麦克风的电学灵敏度就越高。
但是，增大极板面积就意味着增大MEMS 麦克风的尺寸，提升偏置电压就意味着增加功耗，而且偏置电压也会受到吸合电压的限制而不能任意增大。
因此，这就需要在尺寸、功耗、灵敏度之间找到一个平衡点，在不增加尺寸和功耗的前提下进一步提升MEMS 麦克风的灵敏度。
MEMS 麦克风的机械灵敏度与振膜（可动电极）的刚度成正比，一般来说，刚度越小的薄膜在声波作用下产生的形变就越大。
因此，减小振膜刚度可以获得更高的机械灵敏度，但是在制作过程中，刚度较小的振膜极易受到外界的影响产生形变甚至破裂。
而且在静电力的作用下，振膜与固定极板之间会产生一个吸引力，导致振膜逐渐向固定极板靠近，当振膜与固定极板接触时的偏置电压称为吸合电压。
因此，刚度较小的振膜在一定程度上限制了吸合电压。
驻极体话筒(整理)
驻极体话筒原理简介
驻极体话筒(又称电容式微音器）是由驻极体和场效应管组成的一种具有自偏压的电声换能器，它具有频带宽（20～100Hz）、音质好、噪声低、耗电少、灵敏度高等特点，而且体积小、重量轻、价格低廉，现在盒式录音机的录音用内接，外接话筒几乎都采用驻极体话筒。
驻极体话筒的内部结构如图3-6-2所示，其中两个由驻极体材料构成的极板组成了一个电容器，一个极板的作用是承受声压信号，作为振膜。
当振膜振动时，两极板间因距离变化而使电容量发生变化，即产生出与声信号对应的交变信号。
由于此电容量很小，在声频段，其阻抗高达几兆欧。
为了降低其输出阻抗，在驻极体的另一极板上通过弹簧连接了一个场效应管，以此来匹配阻抗，放大信号。
图3-6-2 驻极体话筒结构
场效应管阻抗变换电路通常有两种形式，即源极输出式——两端话筒和漏极输出式——三端活筒，如图3-6-3所示。
（a）源极输出式（b）漏极输出式
图3-6-3 两种阻抗变换电路
为了保证驻极体活筒的质量，通常将场效应管连同相应的电阻等一起装在话筒的外壳内，整个话筒只有三个输出接点（电源端、输出端和接地端）或两个输出接点（输出端和接地端），对应不同的需要，在使用时又可有几种电源接线方式（见图3-6-4）。
话筒的工作电压范围一般为1．5～12V。
图3-6-4 几种电源接线图。
硅麦克风原理
硅麦克风原理导语：麦克风是一种将声音转化为电信号的设备，而硅麦克风则是一种利用硅材料制造的麦克风。
本文将重点介绍硅麦克风的工作原理及其应用。
一、硅麦克风的工作原理硅麦克风是一种利用压电效应将声音转化为电信号的传感器。
其工作原理可以分为以下几个步骤：1. 声音的接收当声音波及到硅麦克风表面时，声波的压力将导致硅材料的微小变形。
这种变形可以是压缩或拉伸，取决于声波的振动方向和波峰波谷的位置。
2. 压电效应硅材料具有压电效应，即在受到压力或拉伸时会产生电荷。
当声波作用于硅麦克风时，硅材料的微小变形将导致电荷的分布发生变化。
3. 电荷的转化硅麦克风内部有一层金属电极，当声波作用于硅材料时，硅材料上的电荷分布变化将导致电极上出现电荷。
这种电荷的变化会形成一个电荷信号。
4. 电信号的放大和处理硅麦克风产生的电荷信号需要经过放大和处理才能得到可用的电信号。
一般情况下，硅麦克风会与前置放大器等电路结合使用，以增强电信号的强度和减小噪音的影响。
二、硅麦克风的应用硅麦克风具有灵敏度高、频响范围宽、噪音低等优点，因此在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的硅麦克风应用场景：1. 语音通信硅麦克风是手机、电脑等设备中的重要组成部分，用于实现语音通信功能。
硅麦克风能够将人的声音转化为电信号，并通过通信设备传输给对方，从而实现语音交流。
2. 音频录制硅麦克风在音频录制领域有着广泛的应用。
无论是专业的录音棚还是普通的家用录音设备，都需要使用硅麦克风来捕捉声音并转化为电信号，以便后续的处理和存储。
3. 声音识别硅麦克风在声音识别技术中扮演着重要的角色。
比如，语音助手、语音控制设备等都需要使用硅麦克风来接收用户的声音指令，并将其转化为可识别的电信号，从而实现相应的功能。
4. 噪音检测硅麦克风可以用于噪音检测和噪音控制。
通过对环境中的声音进行采集和分析，硅麦克风可以帮助我们了解噪音的强度、频率分布等信息，从而采取相应的措施来降低噪音对人们的影响。
驻极体话筒原理
驻极体话筒原理
驻极体话筒是一种常用的电声转换器，它能将声音信号转换为电信号。
驻极体话筒的核心部件是由电容器和驻极体组成的振膜，驻极体负责改变电容器的电荷量，进而产生电压变化。
具体来说，驻极体是由一个金属盖和一个薄膜构成的，金属盖与外界的声音波动相接触，并将这些声音波动传递给薄膜。
当声波作用于薄膜上时，薄膜就会振动，并将这种振动传递给与其相接触的驻极体。
驻极体的振动会引起电容器的电荷量发生变化，进而产生电流变化。
最终，这种电流变化被转换为与声音波动相对应的电信号。
驻极体话筒在应用中具有灵敏度高、频响宽、反馈效应小等优点，因此被广泛应用于音频录制、通信和音响系统等领域。
硅麦产品介绍
硅麦的工作原理
硅麦的定义
硅麦又称MEMS麦克风，是基于MEMS技术制造的麦克风，由 MEMS声压传感器芯片、ASIC芯片、音腔和RF抑制电路组成。 MEMS声压传感器是一个由硅振膜和硅背极板构成的微型电容器， 能将声压变化转化为电容变化，然后由ASIC芯片将电容变化转化为 电信号，实现“声--电”转换。
wwwawiniccomcn硅麦的优势特点优势支持smt硅麦能够耐高温可以smt贴片频响平坦语音清晰自然易于辨识稳定性硅麦性能不受温度电压等条件变化的影响一致性片与片之间匹配很好特别适合各种降噪算法抗rf干扰金属外壳封装能起到良好屏蔽内置rfi抑制电路体积小封装尺寸37629511相同性能的ecm是615mm功耗小工作电流小于150ua而ecm接近500uaawinictechnologyco
Descriptions
Results
100 cycles air-to-air thermal shock from -40℃ to +125℃ with 15 minute soaks. (IEC 77pcs，pass 68-2-14)
1,000 hours at +105℃ environment (IEC 68-2-2 Test Ba)
硅麦功能框图
灵敏度
灵敏度：在压强为1Pa或94dB SPL，频率为1KHz的声压下， 硅麦输出多少dBV的电压，单位是dBV/Pa，反映硅麦的声电转 化效率。
灵敏度基本计算
人耳的听阈：Po=20uPa；人耳的痛阈：Pmax=20Pa 声压级的定义：dB SPL=20log(Pout / 20uPa) 1Pa=94dB SPL，20Pa=120dB SPL dBV的定义：dBV=20log(Vout / 1V) 灵敏度的单位：dBV/Pa 上进音硅麦灵敏度标准：
COMS硅麦克风原理
CMOS硅麦克风原理随着智能手机的兴起，对于声音品质和轻薄短小的需求越来越受到大家的重视，近年来广泛应用的噪声抑制及回声消除技术均是为了提高声音的品质。
相比于传统的驻极体式麦克风(ECM)，电容式微机电麦克风采用硅半导体材料制作，这便于集成模拟放大电路及ADC(∑-∆ ADC)电路，实现模拟或数字微机电麦克风元件，以及制造微型化元件，非常适合应用于轻薄短小的便携式装置。
本文将针对CMOS微机电麦克风的设计与制造进行介绍，并比较纯MEMS与CMOS工艺微导入麦克风的差异。
电容式微麦克风原理MEMS微麦克风是一种微型的传感器。
其原理是利用声音变化产生的压力梯度使电容式微麦克风的声学振膜受声压干扰而产生形变，进而改变声学振膜与硅背极板之间的电容值。
该电容值的变化由电容电压转换电路转化为电压值的输出变化，再经过放大电路将MEMS传感器产生得到电压放大输出，从而将声压信号转化成电压信号。
在此必须采用一个高阻抗的电阻为MEMS传感器提供一个偏置电压VPP，借以在MEM S传感器上产生固定电荷，最后的输出电压将与VPP及振膜的形变∆d成正比。
振膜的形变与其刚性有关，刚性越低则形变越大；另一方面，输出电压与d(气隙)成反比，因此气隙越低，则输出电压及灵敏度越优，但这都将受限于MEMS传感器的吸合电压，也就是受限于MEMS传感器静电场的最大极限值(图1)。
CMOS微机电麦克风电路设计在CMOS微麦克风设计中，电路是一个非常重要的环节，它将影响到微麦克风的操作、感测，以及系统的灵敏度。
以图2为例，驻极式电容微麦克风的感应电荷由驻极体材料本身提供的驻极电荷所产生，而凝缩式电容微麦克风则是采用从CMOS的操作电压中抽取一个偏置电压，再通过一个高阻抗电阻提供给微麦克风的声学振膜来提供固定的电荷源。
此时，若声学振膜受到声压驱动而产生位移变化，则电极板(感测端)的电压将会发生变化。
最后，通过电路放大器将信号放大，则可实现模拟麦克风的电路设计；如果再加上一个∑-∆ ADC模数转换电路，便可完成数字麦克风的电路设计(一般数字麦克风的输出信号为1比特PDM 输出)。
驻极体麦克风(ECM)电路设计总结
驻极体麦克风（ECM）电路设计总结1. ECM原理ECM是指驻极体电容式麦克风，与MEMS硅麦不同，其内部结构如图1所示。
MIC内部有一个充有一定电荷的膜片电容，电容其中一个极板与FET连接，由于FET的基极输入阻抗很高，可以认为电容的电荷不会消失。
膜片随着外部声压振动，使得电容两个极板之间距离发生变化，从而导致电容发生变化，从电容公式可以知道，电荷一定的情况下，当电容值发生改变时，电压也会发生变化，即FET的GS电压改变导致DS电流发生变化，电流的变化导致外部偏置电阻上的电压发生变化，从而使得MIC输出端DS电压发生变化，其电压变化量和偏置电阻的电压变化量相等。
图1上述的工作原理其实就是三极管（或MOSFET）的放大用法，在实际工作中，我们使用三极管（或MOSFET）多数是开关作用居多，我在之前的一篇文章《三极管放大区静态工作点设置》，就简单讲述过三极管放大区的静态工作点设置方法，其本质与MIC内部FET的工作原理相同，使FET工作于饱和区（对应三极管的线性放大区）。
2. ECM参数规格根据上述参考文章的讲解，要想MIC输出电压的动态范围最大，需要合适的偏置电阻将正极+输出电压设置在Vs的一半。
根据MIC规格书中的电气参数可知（图2），静态电流为500uA，因此RL=（Vs-V+）/Idss=（2-1）V/500uA=2K，实际选择了2.2K，相差不大。
这也是多数MIC推荐的工作条件：2V偏置电压、2.2K偏置电阻。
在此条件下，可以计算得出MIC两端的静态电压Vbias=2-2.2K*500uA=0.9V。
图2设定好偏置电阻后，我们需要确定MIC输出的交流电压，因为真正有用的声音信息包含在交流电压信号中。
根据模电MOSFET交流等效模型可得，MIC的交流等效电路如图3所示。
由于FET的rgs很大，所以膜片电容上的电荷基本不会放电消失；由于rd相对RL很大，并联之后可以忽略rd，因此MIC的交流输出电压V=gmVgs*RL，由此可知，要想获得较大的有效交流输出信号，可以增大偏置电阻RL。
硅麦克风原理
硅麦克风原理
硅麦克风是一种常见的麦克风类型，它利用硅材料来实现声音的转换和传输。
在理解硅麦克风原理之前，首先需要了解声音是如何被转换成电信号的。
声音是一种机械波，当我们说话或唱歌时，声音会引起空气分子的振动，这些振动会传播到麦克风的振膜上。
振膜会随着声音的变化而振动，从而产生电信号。
硅麦克风利用硅材料的特性来实现声音到电信号的转换。
硅是一种半导体材料，它的电阻随着外界条件的变化而变化。
当声音波传播到硅麦克风的振膜上时，振膜会导致硅材料的微小变形，进而改变硅材料的电阻。
这种电阻的变化会被转换成电信号，从而记录下声音的波形。
硅麦克风原理的关键在于硅材料的特性和振膜的作用。
硅材料的半导体特性使
得它对外界条件的敏感度很高，这使得硅麦克风能够捕捉到非常微弱的声音信号。
同时，振膜的振动使得声音的波形能够准确地被记录下来，从而保证了声音的高质量转换。
除了硅麦克风，还有其他类型的麦克风，比如电容麦克风和动圈麦克风。
每种
麦克风都有其特定的工作原理和适用场景。
硅麦克风由于其高灵敏度和精准的声音转换能力，常常被用于录音工作和专业音频设备中。
总的来说，硅麦克风原理是基于硅材料的半导体特性和振膜的振动作用。
通过
这种原理，声音可以被准确地转换成电信号，从而实现录音和音频传输的功能。
硅麦克风在现代音频技术中扮演着重要的角色，它的原理和应用对于理解和使用音频设备都具有重要意义。
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结构设计的优劣，依赖精确的参数实现
硅麦克风的特点及应用前景
廉价的原材料：4英寸；8英寸；12英寸 体积小：芯片尺寸可达1×1×0.5mm，封装尺寸 可达5×2.5×1mm(或更小) 稳定性：理论和实践证明，硅麦在灵敏度，频响特性， 噪声等和温度稳定方面有着其它传声器不可比 拟的优势 寿命长：尤其适于远距离，高海拔，极温等恶劣条件， 不需要外界偏置电压 估计价格：1-3RMB 现行产品价格：2-5RMB 估计使用量：国内：2亿只/年 国际：
硅麦克风
（硅基驻极体电容话筒）
主要内容：
驻极体电容话筒的原理 硅麦克风的一般结构 微电子机械系统（MEMS） 硅麦克风研发的技术难点 硅麦克风的特点及应用前景 光麦克风简介
驻极体电容话筒的基本原理
背极板和传声器振膜共同组成一个平行板电容； 如果在背极板和振膜之间加上一定的电压，振膜将 在声压的作用下产生位移，改变了两极板之间的电 容，从而将声音信号转变为电信号 驻极体电容传声器又称自极化或与极化电容传 声器，它不需要外界提供偏置电压，由振膜和背极 板上长久贮存的电荷提供偏置电压
• 适用范围： (1) 电子类： 手机，笔记本，PDA，DV， DC，mini麦，mp3，MD player…… (2) 建筑类： 会场音响系统，教学场所，娱乐场所…… (3) 民用，医用等： 助听器，窃听器…… (4) 军用： 远距离侦查，遥感飞行器，声控系统…
光传声器
• 光学波导中光波传播的幅度和相位依赖于 波导尺寸或者波导附近的变化 • 传声器将声信号转变成光波的强度或者相 位调制 • 常用的光纤是很好的波导管，微机械加工 的硅波导管也是可以实现的 • 双芯片设计，膜片芯片和波导芯片
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声压作用于振膜，使其振动 电容量随振膜和背极间距D变化 电容量C变化等同于电荷量Q变化 振动信号转换成电流信号
硅麦克风的一般结构
• 单片式（一体式）： 利用牺牲层技术将振膜和背极一体成型。
• 两片式（分离式）： 振膜和背极芯片分别制造，再将其粘合。
微电子机械系统（MEMS）
• Micro Electro Mechanical System • 将常规集成电路工艺和微机械加工技术相结合 • 随着键合技术，深刻蚀，电镀，化学机械抛光等 新工艺的引进，大大增加了MEMS工艺的灵活性 • MEMS一般具有以下特征： 1.毫米到微米级 2.主要针对硅的微机械加工 3.与微电子芯片相同，可大批量，低成本生产 4.”机械“不限于狭义的机械力学中的机械 5.微“机械”与IC集成的微系统
• 薄膜厚度的精确控制：太厚影响灵敏度；太薄影 响驻极体电荷储存及寿命,破损率也要考虑。 二氧化硅厚度控制与测量 氮化硅厚度控制与测量 Al膜厚度的控制与测量 • 成品率： 背极成品率可以做到95%以上 振膜成品率较低，微结构设计参数以及可靠 的保护措施对成品率都有明显的影响
• 两芯片粘合问题： 粘合技术：手工点胶粘合 后语：
传输至目标
转化为声音
光麦小品
• 振膜+衬底+背极 （透明玻璃或者蓝宝石作衬底）
• 下电极刻蚀成衍射条光栅 • 原理：入射光照射衬底，通过光栅产生衍 射条纹，检测衍射条纹的变化直接得出振 膜位移。
• 关键在于：
如何检测，接收衍射条纹的变化
• 检测装置的原理和生产工艺将是最大的难 题和成本考虑！
结束语
硅麦克风研发的技术难点
• 微结构设计难点： 波纹：宽度，深度，间距，数目等对灵 敏度的影响。从各种组合中找出 最佳方案 声学孔：孔径，间距，数目，排列方式 等对频响特性的影响 声学孔形成：用湿法腐蚀，效率高 DRIE刻蚀，技术：化学气相淀积（CVD） LPCVD：技术成熟，但薄膜张应力非常大， 极易破裂，成品率不高的原因之一；膜柔性差， 灵敏度无法提高。 lpcvd氮化硅密度2.9-3.1 pecvd 密度2.4-2.8 APCVD：形成的薄膜张应力小，破损率低， PECVD：需要的温度比较低（300℃ ），但 反应条件要求高，设备成本高。
• 使用时光波经过发送光纤耦合到波 导芯片中 • 通过这个波导发送的光波带有斜坡 的硅隆起部分收集，并且耦合到接 收光纤中去 • 声波调制着空腔波导的高度，并因 而造成光波幅度和相位的变化，它 的频率响应直到大约4kHz是平坦的， 灵敏度为0.033弧度/pa • 原型等效噪声级46dB
声波（声压） 振动（源信号） 对振动特性检测，接收（不拘泥于形式） 转换成电流（或其它）信号（目标信号）