FET的阻抗变换作用 3
FET 在 MIC 中的阻抗变换作用简析一、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e 4.0系列MIC约为3.5 pF, e 6.0系列约为5.0 pF，e 9.7系列约为12.0 pF。由静电学可知，对于平行板电容器，有如下的关系式：C = E-y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。其中空气的介电常数£ =8.849x 10-12 F/m。根据公式 可以得出我司生产的不同尺寸 MIC 的电容容量。1、我司e 4.0系列MIC以全向前极式为主，其极环膜外径多为3.25 mm,垫 片厚度多使用20um；取平行板电容器的有效半径为1.6 mm,两电极间距为20um。 故e 4.0系列MIC电容容量大小约为：C©4.0二 8.849 x 10-12 x3.14 x 1.62 x 10-620 x 10-6u 3.56pF2、我司e 6.0系列MIC以背极式为主，其背极板外径多为4.8 mm,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 mm,两电极间 距为30um。故e 6.0系列MIC电容容量大小约为：C©6.0S 兀 丫2=£ = £ LL二 8.849 x 10-12 x3.14 x 2.42 x 10-630 x 10-6u 5.33pF3、我司e 9.7系列背极式MIC,其背极板外径多为8.0 mm,垫片厚度多使 用30um、36um和40um；取平行板电容器的有效半径为4.0 mm,两电极间距为36um。 故e 9.7系列MIC电容容量大小约为：CSC = £ = £ ©9.7L取 频 率 f=1000Hz兀 r2314 x 4 02 x 10 -6-=8.849 x 10-12 x .u 12.35pFL36x10-6Z=1=1c=j e C=j - 2 ef - CMIC 电 容 容 量 C=5pF， 那么其 阻抗模值约 为u 31.85 x 106 Q j - 2 x 3.14 x 1000 x 5.0 x 10-12小结：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1071012 Q ）、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：、当具有内阻为Rs=10KQ的信号源Vs直接驱动Rl=1KQ的负载时（如图1 所示），它的输出电压为：R1V 二 L V 二 V U 0.1V o R + R s 10+1 ssL由式可以看出输出电压Vo很小、由分压原理易知：输出电压V会随负载电阻RVstRsiomo大而增大。若负载电阻Rl=10KQ，此时输出电压为:R 10V 二 L V 二 V 二 0.5 Vo R + Rs 10 + 10 sssL、当负载电阻Rl»Rs时，V沁V。若负载 osL的增1KI图1Vo电阻Rl=100KQ，此时输出电压为：R 100v 二 L V 二 V 沁 0.91V 沁 Vo R + R s 10 + 100 ss ssL、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V U V。而驻极体电容传声器就是一个高内阻的信号源，我们正是利用FET的GS s高输入阻抗来实现阻抗变换，以便获得比较高的 FET 栅源极间电压，从而得到比 较大的输出信号，即获得比较高的灵敏度。四、举生产实践中与 FET 的阻抗变换有关的两个问题：问题1、请问为什么在MICFET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），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：Z 1 11-1-110 pF | j C | j 2 兀 f Cj 2 x 3.14 x 1000 x 10.0 x 10-12U 15.91 X106 Q即容量为10pF的电容的阻抗模值约为15.91KQ，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MICFET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HY60XX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。
