エレクトレットマイクのしくみ–完全なチュートリアルと図

投稿では、エレクトレットマイクデバイスがどのように機能するかを適切な図と式で説明しています。

マイクとは

マイクは、弱い音の振動を小さな電気パルスに変換するために設計されたデバイスであり、スピーカー上のパワーアンプを介して増幅し、音のより大きな再生を実現できます。

電子回路で使用されるマイクデバイスの最も一般的で用途の広い形式は、エレクトレットマイクです。

これらのMICは、サイズが小型で非常に感度が高く、すべての角度、つまり360度の角度全体からの音の振動をキャプチャまたは応答することができます。

エレクトレットマイクのしくみ

1. エレクトレットマイクは、主にダイアフラム、2つの電極、および内蔵JFETで構成されています。
2. ダイヤフラムは薄いテフロン素材でできており、「エレクトレット」とも呼ばれるため、エレクトレットMICと呼ばれています。
3. このエレクトレットは固定電荷（C）を持ち、2つの電極の間に埋め込まれています。
4. エレクトレットは2つの電極とともに敏感な可変コンデンサの形をとり、その外面は音の振動に反応して、2つの電極間に変化する静電容量を生じさせます。
5. 空気圧の形の音波は、MICの開放側に面する電極の1つを動かし、容量性プレート全体に効果的な変動を引き起こします。
6. MICの変化する静電容量の瞬時値は、その瞬間にエレクトレットに当たる音圧に正比例します。

MIC静電容量の計算

前述のように、テフロン材料の電荷値は固定されているため、MICコンデンサの両端に発生する電位差は、次の式で表すことができる値と同等になります。

Q = C.V

ここで、Qは料金です（エレクトレットに対して固定されています）

Cは静電容量を示し、Vは発生した電圧レベルまたは電極間の電位差を示します。

上記の説明は、エレクトレットMICの内部構造がAC結合電圧源のように動作することを意味します。

ほとんどのエレクトレットMICにはJFETが内蔵されており、そのゲートはエレクトレットコンデンサに接続されてMICのコンデンサのバッファを形成します。

コンデンサの電荷は固定されているため、このバッファは非常に高いインピーダンスである必要があり、それがまさにJFETが使用される理由です。

次の図は、一般的なエレクトレットマイクの基本的な内部配線レイアウトを示しています。

エレクトレットコンデンサに当たる音の振動はその静電容量を変化させ、JFETのゲートの変調電圧を生成します。 Vg 。

この変調は、JFETのドレイン/ソースを横切る電流パターンを変更します。 イミック 。

安定化抵抗器 RG JFETのゲートとソースの間に内部接続されていることもわかります。この抵抗は、JFETゲートのエレクトレット出力のシャントを回避するために非常に高い値を持っていることが保証されています。

エレクトレットMIC内部構造の断面図

次の画像は、エレクトレットMICの例の断面図を示しています。

電極の1つは、帯電したポリマーフィルム上のその層のメタライゼーションによって形成されます。

この金属化された層は、金属ワッシャーを介してMICのケースと結合されます。

MICのケースは、内部JFETのソースリードに接続されています。

もう一方のコンデンサプレートまたは第2の電極は、裏側の金属プレートを使用して作成されています。これは、プラスチックワッシャーによって金属化層フィルムから分離されていることがわかります。次に、このプレートはJFETのゲート端子に接続されます

このプレートに当たる音波は、プレートにひずみレベルを生成し、それによって容量性電極間の距離を変化させ、それらの間に同等の電位差を発生させます。

JFETのドレインの両端のこの変化する電圧は、スピーカーで再生できるレベルにこれをさらに増幅する後続のプリアンプ回路ステージの出力として使用され、音波の増幅バージョンを聞くことができます。

エレクトレットMICの内部構成

次の画像は、一般的なエレクトレットMIC内で使用される実際の部品を示しています

エレクトレットマイクの仕組みについてご不明な点がございましたら、お気軽にコメント欄にご記入ください。