Elektretmikrofon

Fachunterricht
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Sessler und West haben das Elektretmikrophon 1962 bei den Bell Laboratorien in Murray
Hill, New Jersey, USA, entwickelt. Rund 90 % der insgesamt produzierten Mikrophone auf
dem Elektretprinzip
Vorteile
Nachteile
 hohe Qualität und Zuverlässigkeit
 stark anfällig gegenüber Störfeldern
 kostengünstig herzustellen
 auf langen Übertragungsleitungen
 klein und leicht
treten hohe Verluste auf
keine Spannungsquelle
 gute elektroakustische Eigenschaften
 einen flachen Frequenzgang im
gesamten Hörfrequenzbereich,
 geringe Verzerrungen
 geringe Empfindlichkeit gegenüber
Erschütterungen

Aufbau eines Elektretmikrofons
Elektretmikrophone sind Kondensatormikrofone ohne Spannungsquelle
Sie bestehen aus einer dünnen, metallisierten Membran, welche in geringem Abstand vor
einer festen Gegenelektrode angebracht ist. Beim konventionellen Kondensatormikrophon
wird der aus Membran und Gegenelektrode bestehende Kondensator mit eine
Gleichspannung polarisiert. Dadurch entsteht bei Bewegung der Membran durch eine
Schallwelle eine Ausgangsspannung, die proportional zum Schalldruck ist.
Die Gleichspannung wird durch eine permanente Aufladung der Membran oder einer
Kunststoffschicht auf der Gegenelektrode ersetzt. Fluorocarbon Polymere (Teflonfolien) sind
die Werkstoffe, die besonders gut eingebrachten elektrischen Ladungen über Jahrzehnten
speichern und damit dem Elektretmikrophon eine große Lebensdauer verleihen.
Die Flächenladung auf der Oberfläche der metallisierten Elektretfolie ruft durch Influenz eine
umgekehrte Flächenladung auf der Gegenelektrode hervor. Der Ladungsunterschied
zwischen Elektret und Gegenelektrode hat dieselbe Wirkung wie eine äußere Spannung. Das
Elektretmikrofon hat also die elektrische Kapselvorspannung schon "eingebaut"!
Elektretfolien sind allerdings nicht besonders gut für Mikrofonmembranen geeignet und
befinden sich hauptsächlich in preisgünstigen Mikrofonen. Deshalb wird in besseren Kapseln
meist die Gegenelektrode mit dem Elektret beschichtet, und die Membran kann aus
hochwertigen Werkstoffen gefertigt werden. Diese Mikrofone werden auch als back plate
Mikrofone bezeichnet.
Der auffälligste Unterschied zu den echten Kondensatormikrofonen ist die geringere
Empfindlichkeit. Der Grund dafür ist der größere Abstand zwischen Membran und
Gegenelektrode. Durch das Aufschmelzen des Elektrets auf die Gegenelektrode vergrößert
sich der Abstand Membran / Gegenelektrode um die Dicke der Elektretfolie. Diese minimale
Abstandsvergrößerung führt zu einer deutlich geringeren Ruhekapazität der Kapsel und
damit auch zu einer geringeren Nutzspannung.
Als Elektrete werden Stoffe bezeichnet, die elektrisch polarisiert bleiben, nachdem sie vorher
einem starken elektrischen Feld ausgesetzt wurden.
Name:gra,
elektretmikrofon1-rev2.doc
Klasse:
Datum: 10.5.09
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Heute werden bevorzugt Teflonfolien eingesetzt, welche
durch Elektronenbeschuss permanent (ähnlich dem
eines Permanentmagneten) elektrisch geladen werden
und die ihre Ladung für die Dauer
eines Mikrofonlebens beibehalten können.
Name: Magnet → Elektret
Die Herstellung von Elektretmikrofonen ist wesentlich einfacher und billiger als die
Herstellung "echter" Kondensatormikrofone. Sie werden eingesetzt in:
 Fernsprecher,
 Kassettenrecorder,
 Video- und Tonfilmkameras,
 Hörgeräte,
 Messmikrophone, usw.
Die Preise der Mikrophone reichen, je nach Qualität, von wenigen Cents bis zu mehreren
hundert Euros.
Die Mikrophonkapsel hat einen hohen Innenwiderstand und eine sehr kleine Kapazität. Sie
ist damit stark anfällig gegenüber Störfeldern und auf langen Übertragungsleitungen treten
hohe Verluste auf. Daher wird das aus
der Mikrophonkapsel erhalten Signal
sofort verstärkt. Man benutzt dazu eine
impedanzwandelnden Vorverstärker1,
der den Innenwiderstand des
Mikrophons dem der Verstärkerstufe
anpasst.
1) Der Impedanzwandler hat eine
hohe Eingangs- und einen kleinen
Ausgangswiderstand.
Kausalkette:
P steigt ⇒ d ⇓ (Plattenabstand wird kleiner) C ⇑(steigt) ⇒ uNF ⇓.
C = ε0*ε*A/d;
C= Qkonstant/U)
Q ist konstant, weil die Ladungen 'eingefroren' sind.
Name:gra,
elektretmikrofon1-rev2.doc
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Datum: 10.5.09
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