Elektretin tariHÇESİ

ELEKTRETİN TARİHÇESİ

1960 ‘lı yıllarda New York’ta ilk elektret mikrofon çalışmaları GERHARD SESSLER ve JAMES WEST tarafından başlatıldı. Yapım esnasında “bazı dielektriklerin elektriksel polarizasyonu kaybetmedikleri “ ilkesinden yola çıkılarak elektret çeviriciler geliştirildi.

Japonlar elektreti 2. dünya savaşından önce tanıyorlardı.Daha sonra 2. dünya savaşı sırasında telefonlarda kullanmaya başladılar.

ELEKTRET

Şekil1:electret strukt(elektretin Yapısı)

• 
  Mikrofon-Hoparlörlerde
  
• 
  Modern Teyplerde
  
• 
  Telefonlarda
  
• 
  Hava Filtrelerinde
  
• 
  Motorlar ve Genaratörler
  
• 
  Tıbbi Araçlarda(dolaylı olarak.)
  
• 
  Fotokopi makinelarında
  
• 
  Akustik Çeviriciler
  
• 
  Elektro Grafik Aygıtlar
  

Şekil2:elektret üretme düzeneği

Elektretlerin üretiminde, şarj depolama karakteristikleri geniş kullanım alanlarına binaen belirlenir. Bunlar akustik çeviriciler , elektro grafik aygıtlar ve fotokopi makinalarıdır.

Elektretlerin self powered(ekstra güç kaynağına ihtiyaç duymaz) olmaları üretimlerini çekici kılar. Burada mikro parça halinde elektret üretimine değinilmiştir. Burada belirtilen teknolojide mikro parçalı mikrofon için harici sinyale ihtiyaç duyulur. Bu,sistem büyüklüğü ve yapısına göre indirgenir.
Elektret formuna , yeni araştırılmış ve kullanılmakta olan BLT elektron tabancası yardımıyla ulaşılır. BLT ‘in yapısı aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi dizayn edilmiştir.

Şekil3:BLT yapısı

BLT iki elektrot tabakadan meydana gelir. Bunlar arka anot oyuğu ve arka katot oyuğudur. Bu iki elektrot birbirlerine bakar ve 75mm çapındadırlar. Ortadaki oyuk ise 5mm çapındadır. İki elektrot tabaka arasına 5 mm kalınlığında yalıtkan malzeme yerleştirilmiştir. Bu tabaka plexi-glass’dır. Bu yapının arasında düşük basınçlı gaz (hidrojen gibi) veya soy gaz bulunur ve basıncı 50 – 300 mTorr arasındadır.

Bu cihazın arka katot boşluğuna ultraviyole ışık demeti uygulanır. Ultraviyole ışık ilk önce kristal pencereden geçirilir. Bu ışık demeti teflon parçaya doğru yol alır.
Elektretlerin mikrofon yapımında kullanıldığını bilerekten biraz mikrofonlardan bahsedelim.

Mikrofonlar

Mikrofonlar sesi elektriğe çeviren elektronik aletlerdir.Ses nasıl elektriğe çevrilir?

Sesin Elektriğe Çevrilmesi

Şekil 7.1 'de görüldüğü gibi, ağızdan çıkan veya herhangi bir şekilde yayınlanan ses havada basınç değişimi yaratmakta ve bu basınç değişimi, suya atılan taşın yarattığı dalgaya benzer şekilde, havada bir dalga iletimi şeklinde yayılmaktadır.

Hava basıncının yarattığı etkiden yararlanılarak, mikrofonlar aracılığıyla sesin elektriğe çevrilmesi sağlanmıştır.

Bunun tersi bir işleme, elektriğin de sese çevrilmesi mümkün olmaktadır.

Elektriğin sese çevrilmesi de hoparlörler ile gerçekleştirilmektedir.

Bu çeviri özelliklerinden dolayı mikrofon ve hoparlöre ortak bir ad olarak "SES TRANSDUCER" i diyoruz.

Şekil 7.1 - Mikrofon yardımıyla sesin elektriğe çevrilmesi.

Mikrofonların Yapıları ve Çalışma Prensipleri

Her sesin belirli bir şiddeti vardır. Bu ses şiddetinin havada yarattığı basınç ses şiddeti ile orantılıdır. Gelen hava basıncının büyüklük ve küçüklüğüne göre ileri-geri titreşen diyaframın bu titreşimini, elektrik enerjisine çevirmek için değişik yöntemler kullanılmaktadır.. Kullanılan yöntemlere göre de mikrofona ad verilmektedir.

• 
  Dinamik Mikrofonlar
  
• 
  Şeritli Mikrofonlar
  
• 
  Kapasitif Mikrofonlar
  
• 
  Karbon Mikrofonlar
  
• 
  Kristal Mikrofonlar
  
• 
  Elektret Mikrofonlar
  
• 
  Telsiz Mikrofonlar (yapısında elektret vardır.)
  

Şekil:4 Elektret Mikrofon

elastisch membraan met permanente lading:İnce zar şeklindeki permanentmetal malzeme.

Şekil5:Bir Elektret Mikrofonun Yapısı

Elektret mikrofonların başlıca özellikleri:

• 
   Yapımı kolay ve ucuzdur.
  
• 
   Frekans karakteristiği geniş ve düzdür.
  
• 
   Küçük boyutlu olduğundan kullanımı kolaydır. (Örneğin yakaya takılabilmektedir.)
  
• 
   En iyi özelliklerinden biri de, özel besleme gerilimine gerek bulunmamasıdır(Self Power).
  
• 
   Önlem alındığında distorsiyonsuz bir çıkış yapılabilir.
  

Sesin aslında olmayan frekansların hoparlör çıkışında belirmesine denir.

Nonlineer Distorsiyon

Genlik Distorsiyonu : Üst ve alt doyma bölgelerinin etkisiyle oluşur.

Harmonik Distorsiyon : Bir sinyal frekansının tam katı olan harmonikli bileşenlerin çıkışta belirmesiyle oluşur. (Giriş sinyal frekansı F ise giriş sinyalinin tam katı olan harmonikler, 2F, 3F, 4F,...,nF gibidir. Harmonik distorsiyonun pek sakıncalı olmamasının nedeni; müzik sinyallerinin bol bol harmonik bileşenler taşımasıdır. Müzikal işaretlerde de tam katlı harmonikler vardır. Diğer yandan harmonik distorsiyon genliği, modülasyon distorsiyonundan küçüktür.

Enter Modülasyon Distorsiyon :Seyirciyi en çok etkileyen distorsiyondur. Ses sinyalinin aslında olmayan harmoniksiz sinyallerin hoparlör çıkışında belirmesidir. Örneğin hoparlör girişine sadece F1-F2 frekanslı iki sinyal uygulanmışsa, modülasyon frekansı F2 - F1 + 2F1, F2 - 2F1, F2 + 4F1, F2 - 4F1 gibi... Genellikle bu bileşenler içinde 3F, 5F, 7F gibi bileşenler yoktur. Sese kaba sert nitelik verir. Ses tınını tanınmaz hale getirir.

Frekans Distorsiyonu(Zayıflatma Distorsiyonu): Alçak frekanslar zayıflarsa, seste incelme belirir. Sesin tokluğu azalır. Yüksek frekanslar zayıflarsa konuşma netliği azalır. sistemin transit dalgalara davranışı değişir, sesin tını bozulur. İyi mikrofon kullanarak önlenir.(Mikrofonda zayıflatıcı-attenatör-kullanılarak)

Çok karşılaşılan bir başka distorsiyon da güç amfisinin sinyal kırmasıdır. Nedeni;güç amplisinin aşırı sürülmesidir. Hoparlör empedansı ampfiye uygun seçilerek bu tür distorsiyon önlenebilir.

Hoparlörler de distorsiyona yol açar. Hoparlör, elektriksel enerjiyi akustik enerjiye dönüştürürken transfer(Geçiş) karakteristiğinin nonlineer-doğrusal olmayan- bir biçimde olması distorsiyon oluşturur. Hoparlörler imalat teknik özel­liklerine uygun olarak çalıştırılmalıdır.

Şekil 6: Distorsiyonlu Ses(Düzensiz ve saçaklı).

Şekil 7: Distorsiyonsuz Ses(Düzenli ve kararlı).

Elektret Mikrofon İmalatı

Yük aşılamak için BLT (back-lighted thyraton) denilen elektron tabancası kullanılır. Elektron yük miktarını ölçmek için şarj kompanzasyon metodu kullanılır. Elektret 10 e –4 C/m 2’lik yük miktarında uygulama doyuma getirilir. Bir prototip küçültülmüş silikon elektret mikrofon test edilir ve üretilir. Hibrit mikrofon paketlenmesi için açık devre duyarlılığı 0.3 mV/Pa olacak şekilde elde edilir.

• 
  Mükemmel frekans cevapları
  
• 
  İnce yapıda olmaları
  
• 
  Mekanik titreşimlere duyarsız olmaları
  
• 
  İç gürültülerinin az olması
  
• 
  Yüksek sensitiviteleri(Duyarlılık)
  

Aşağıdaki resimlerde elektret mikrofon çeşitlerini görmektesiniz:

İki ayrı verici, aşağıdaki şekil’de görüldüğü gibi, hastanın beline takılan bir kemerin üzerine yerleştirilmiştir.

Mikrofonlar hastanın vücuduna yapışkan bantlarla tutturulmaktadır. Solunum seslerinin kaydedilmesinde hava bağlantılı elektret mikrofonlar kullanılmaktadır. Hem hava bağlantısını sağlamak hem de ortam gürültüsünün etkilerini azaltmak için mikrofonlar koni şeklindeki kılıfların içine yerleştirilmiştir.



İşitme Cihazının Yapısında:
En sık, bir çeşit kondansör mikrofon olan “Elektret mikrofon” kullanılır. Elektret mikrofon kullanılmasının nedeni kalıcı elektrik yükü taşıyan florokarbon plastikten yapılmış olmasıdır.

FM Vericide:

TELSİZ MİKROFONLAR

Bir elektret mikrofon kullanılarak, Şekil 7.7 'de görüldüğü gibi basit bir FM vericisi ile 1km 'ye yakın mesafeye, yine bir FM alıcı ile alınabilecek yayın yapılabilmektedir.

Verici, özel beslemesi ile, 15 cm boyunda yalıtkan tüpe monte edilir. Tüpün bir ucuna mikrofon diğer ucuna 15 cm uzunluğunda anten vardır.

Şekil 8: - Elektret mikrofonlu telsiz verici

ELEKTRET KONDANSATÖR MİKROFONLAR

Elektret kondansatör mikrofonlar genellikle bütün kullanıcılarda ve komünikasyon radyo ihtiyaçlarında kullanılır. Yılda, bir milyar ünite civarında elektret kondansatör mikrofon üretimi yapılır.

Elektret kondansatör mikrofonların akımı;en genel bir elektret mikrofon canisterin içindeki bir JFET’ten ibaret olan elektret kondansatör mikrofonda kullanılır, ki bu kapasitif sensör ve çıkış arasındaki bir tampon gibi davranır.

JFET’ler küçük elemanlar olup üç bacaklıdırlar. Bunlar en küçüğe ve daha düşük ücretli plastik paketlere doğru düzenlenir. Bu elektret kondansatör mikrofonun asıl gelişmelerine olanak sağladı. Onların boyutlarını küçülmesi arttı. Şimdilerde ise, elektret kondansatör mikrofonlar en büyük 2 mm boyutunda bulunmaktadır.

Şekil-10

Bir elektret mikrofon, kondansatör formundaki iki metal tabaka arasında bulunan yalıtkan zarın şarj vasıtasıyla meydana gelir. Bu plakalardan biri sabitleştirilir ve diğer tabaka ses basıncı ile hareket eder. Plakanın hareketi kapasite değişimi sonucunu verir ki, yalıtkan ve yüklü zar değişimi vasıtasıyla çıkış gerilimi meydana gelir.

Bunun gibi bir akustik sensörün bir elektrik ifadesi bir kaynak kapasitesi ile seriler içinde sinyal gerilim kaynağından meydana gelmektedir. Yüksek empedans buffer / amplifikatör metodu en çok kullanılan metottur.

Şekil 11:

Şekil 12:Basit Bir Ön Ses Kuvvetlendirici