[實用新型]一種采用調頻機制的傳聲器

無效

• 申請號: 200620133825.1
• 申請日: 2006-09-19
• 公開（公告）號: CN200987216Y
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: 喬東海;郝震宏;湯亮;田靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H04R19/01
• 分類號: H04R19/01;H04R19/04;H04R3/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 高存秀

技術領域

本發明涉及微機電器件技術領域，具體地說，本發明涉及一種采用調頻機制的傳聲器。

背景技術

硅微電容傳聲器是一種新型的傳聲器，它通常由硅微電容芯片部分和外圍電路部分組成。其中硅微電容芯片部分是傳聲器的核心，當接收到聲壓的變化，通過間隙的變化而產生一個可變的電容。外圍電路部分由DC-DC直流升壓電路和阻抗變換器組成，DC-DC直流升壓電路產生一個高于電源電壓值的直流電壓，作為偏置電壓提供給硅微電容芯片，而阻抗變換器具有很高的輸入阻抗和小的輸入電容，起到緩沖放大的作用，將負載能力小的硅微電容芯片的信號進行緩沖或放大。硅微電容傳聲器的靈敏度一般在0.2～25mV/Pa的范圍內，電容為1～20pF，頻率響應在10Hz～15KHz的范圍內。

硅微電容芯片部分由硅基片及其上的穿孔背板或者說聲學孔背板、空氣隙、隔離層、保護、振動膜及金屬電極組成。由于其制作工藝的復雜性，隨著技術的發展，很多新的結構及其制備方法不斷地被提出。

已知有多種硅微電容傳聲器的例子，這些例子分別采用了不同的結構或方式來實現硅微電容傳聲芯片的穿孔背板或者說聲學孔背板、空氣隙、隔離層、振動膜等，如Hohm(1986)采用鍵合的方法將分別有振動膜和聲孔的兩硅片鍵合在一起，制作了硅微電容芯片；Bergqvist和Rudolf(1990)等在Hohm的基礎上，增加了一個后空室，并采用了有多個小聲學阻尼孔的背板；Scheeper和Van?derDonk(1992)等采用了不同的振動膜；Pedersen(1997)等描述了一種帶集成CMOS前置放大器的聚酰亞胺薄膜電容傳聲器，他使用了低于300度的低溫工藝，以便可以在制作完硅微電容傳聲芯片后可以進行CMOS后處理工藝。

本申請人已經獲得授權的相關發明專利包括“微硅麥克風及其制備方法”(授權號：CN1684546)和“一種硅微電容傳聲器芯片及其制備方法”(授權號：CN1791281)，分別提出了新型的硅微電容傳聲器芯片的結構及其制備方法。

以上所述已知的硅微電容傳聲器都包括硅微電容傳聲芯片、直流偏置電路和高輸入阻抗的阻抗變換器三個主要部分，硅微電容傳聲芯片上電容的微小變化引起其電壓的變化，此電壓通過阻抗變換器輸出一個交流電壓信號。當作為一個獨立的傳聲器時，這種方式的優點是采用非常直接的方法完成了從振動膜的機械振動到電信號的轉換過程。這樣的傳聲器使用起來也很方便。但也有如下的不足之處：

1)由于硅微電容傳聲芯片上需要一個大的偏置電壓，這個電壓通常高于電源電壓，因此，需要一個DC-DC直流升壓電路，而將硅微電容傳聲芯片、DC-DC直流偏置電路和高輸入阻抗的阻抗變換器集成在一起，因為每部分的制作工藝不能完全兼容，一般來講，一體化集成是比較困難的。

2)由于高的直流偏置電壓要通過一個大的偏置電阻(示例地，如500M歐姆或更大)才能保證其在低頻端的頻率響應有較小的衰落，這個電阻的制作也比較困難。

3)傳統的傳聲器中所用的阻抗變換器通常是JFET，即結型場效應管，它有非常好的噪聲特性。目前集成化的CMOS工藝，一般很難達到JFET那么低的噪聲水平。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中一體化集成硅微電容傳聲器所面臨的困難，從而提供一種工藝簡單的，采用調頻機制的傳聲器。

為了實現上述目的，本發明提供的采用調頻機制的傳聲器(圖1)，包括電容傳聲芯片，其特征在于，還包括集成高Q射頻諧振器和射頻振蕩電路，所述集成高Q射頻諧振器與電容傳聲芯片串聯或并聯，并與所述射頻振蕩電路一起構成一個射頻振蕩回路；該射頻振蕩回路的輸出是一個頻率調制的射頻信號；所述的集成高Q射頻諧振器的品質因數Q至少為100。

上述技術方案中，所述電容傳聲芯片是硅微電容傳聲芯片。

上述技術方案中，所述硅微電容傳聲芯片是利用現代超大規模集成電路工藝，在硅基片上通過體刻蝕工藝制作而成的芯片，該芯片由硅基片及其上的穿孔背板、空氣隙、隔離層、保護層、振動膜及金屬電極組成。

上述技術方案中，所述的集成高Q射頻諧振器是利用現代超大規模集成電路工藝，在硅基片上制作的薄膜體聲波諧振器(FBAR)或高階多模體聲波諧振器(HBAR)；或者是由壓電晶體或壓電陶瓷構成的晶體諧振器；或者是高Q集成電感和高Q集成電容組成的諧振器。

上述技術方案中，所述的集成高Q射頻諧振器的諧振頻率范圍為10MHz～10GHz。