医工基础知识：驻极体话筒

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医工基础知识：驻极体话筒

    驻极体话筒也称驻极体传声器，它是利用驻极体材料制成的一种特殊电容式“声—电”转换器件。其主要特点是体积小、结构简单、频响宽、灵敏度高、耐震动、价格便宜。

驻极体话筒是目前最常用的传声器之一，在各种传声、声控和通信设备（如无线话筒、盒式录音机、声控电灯开关、电话机、手机、多媒体电脑等）中应用非常普遍。电子爱好者在制作或维修各种具有“声—电”转换功能的电路时，不可避免地要跟驻极体话筒打交道，掌握驻极体话筒的识别与正确使用方法是很有必要的。

如何识别驻极体话筒

1.结构及特点

驻极体话筒的内部结构如图1（a）所示，它主要由“声—电”转换和阻抗变换两部分组成。

“声—电”转换的关键元件是驻极体振动膜片，它以一片极薄的塑料膜片作为基片，在其中一面蒸发上一层纯金属薄膜，然后再经过高压电场“驻极”处理后，在两面形成可长期保持的异性电荷——这就是“驻极体”（也称“永久电荷体”）一词的来历。振动膜片的金属薄膜面向外（正对音孔），并与话筒金属外壳相连；另一面靠近带有气孔的金属极板，其间用很薄的塑料绝缘垫圈隔离开。

这样，振动膜片与金属极板之间就形成了一个本身具有静电场的电容——可见驻极体话筒实际上是一种特殊的、无需外接极化电压的电容式话筒。金属极板与专用场效应管的栅极G相接，场效应管的源极S和漏极D作为话筒的引出电极。这样，加上金属外壳，驻极体话筒一共有3个引出电极，其内部电路如图1（b）所示。如果将场效应管的源极S（或漏极D）与金属外壳接通，就使得话筒只剩下了2个引出电极。

  

图1  驻极体话筒构成图

​（a） 内部结构（b） 内部电路

    驻极体话筒的工作原理是这样的：

    当驻极体膜片遇到声波振动时，就会引起与金属极板间距离的变化，也就是驻极体振动膜片与金属极板之间的电容随着声波变化，进而引起电容两端固有的电场发生变化（U＝Q/C），从而产生随声波变化而变化的交变电压。由于驻极体膜片与金属极板之间所形成的“电容”容量比较小（一般为几十波法），因而它的输出阻抗值（XC=1/2πfC）很高，约在几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与一般音频放大器的输入端相匹配的，所以在话筒内接入了一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。通过输入阻抗非常高的场效应管将“电容”两端的电压取出来，并同时进行放大，就得到了和声波相对应的输出电压信号。

    驻极体话筒内部的场效应管为低噪声专用管，它的栅极G和源极S之间复合有二极管VD，参见图1（b）所示，主要起“抗阻塞”作用。由于场效应管必须工作在合适的外加直流电压下，所以驻极体话筒属于有源器件，即在使用时必须给驻极体话筒加上合适的直流偏置电压，才能保证它正常工作，这是有别于一般普通动圈式、压电陶瓷式话筒之处。

图2  驻极体话筒实物外形图

（a） 机装型

（b） 外置型

2.外形和种类
    常用驻极体话筒的外形分机装型（即内置式）和外置型两种。机装型驻极体话筒适合于在各种电子设备内部安装使用，其外形如图2（a）所示。

常见的机装型驻极体话筒形状多为圆柱形，其直径有φ6mm、φ9.7mm、φ10mm、φ10.5mm、φ11.5mm、φ12mm、φ13mm……多种规格；引脚电极数分两端式和三端式两种，引脚形式有可直接在电路板上插焊的直插式、带软屏蔽电线的引线式和不带引线的焊脚式3种。

如按体积大小分类，有普通型和微型两种，微型驻极体话筒已被广泛应用于各种微型录音机、微型数码摄像机、手机等电子产品中。