为了适应葵花牌HL-1型盒式磁带录音机的录音需要,我们试制了一种小型驻极体电容话筒,它不需要外加极化电压,并且体积小、结构简单、价格便宜。
驻极体电容话筒的原理
为了讲清楚驻极体电容话筒,先讲讲什么叫驻极体。
我们知道,一般铁镍钴等磁合金强磁性材料,一旦受到磁场的作用,就会带上磁性,并能半永久性地保持下来。同理,在科学实验中我们也发现,某些电介质当受到很高的电场作用(或其它方法)之后,虽然除去了电场,但在电介质表面能半永久性地保持下正(+)和负(-)的表面电荷,人们把这种特性就叫做电介质的驻极体现象,而把这种电介质称为驻极体。
随着科学技术的发展,带有更大表面电荷、并且电荷寿命越来越长的新的驻极体陆续被发现,特别是近几年来,具有长寿命驻极体现象的新的合成塑料薄膜不断产生,人们也就很自然地把这种驻极体薄膜用于电容话筒了。
驻极体的制作方法很多。有仅用施加电场的方法来得到的驻极体,叫电驻极体;有用施加电场并同时加温的方法来得到的驻极体,叫热驻极体;有使用光线照射制成的驻极体,叫光驻极体;在磁场中制得的驻极体,叫磁驻极体;利用γ射线辐射制得的驻极体,叫做放射性驻极体;等等。

我厂采用热驻极法来制得驻极体薄膜。如图1所示,把一块电介质放在一个强电场中(即外加一个几十KV/cm的直流高压),从室温开始逐渐升温,升到一定温度后将温度保持一段时间,然后逐渐降到室温,最后撤去外加电场,将电介质取出,就制成了驻极体。制成的驻极体可能出现两种情况:一是和极化电源正极相连接的驻极体表面带正电荷,和极化电源负极相接的驻极体表面带负电荷,这种电荷叫做同号电荷(如图1);另一种情况与上面相反,即可能出现与电源极性相反的表面电荷,叫做异号电荷。经大量试验证明,同号电荷随时间的延长衰减不快,能保持半永久性的特点。所以,我们要根据电介质材料的不同,用改变外界电场和调节温度的办法,来获得最佳的同号电荷。实际在制造驻极体薄膜时,为了使电介质薄膜获得大量的净同号电荷,在金属电极和薄膜之间插入了适当的介质,组成了一个由插入介质、空气隙和薄膜制造的五层电容器(如图2所示)。

驻极体有两个主要指标:一是表面带有电荷的数量(可通过电荷感应法来测量);二是驻极体的寿命,即指驻极体的表面电荷消失的时间。它与驻极体的材料、极化方法、极化条件有关,同时还与驻极体使用场所的温度、湿度等有关。我们知道,一般气隙式的电容话筒,它的两个极板上的电荷要靠一个外加极化电压来维持,当极化电压去掉时,极板上的电荷也就消失。而用驻极体做成的电容话筒,其驻极体两面的电荷能半永久性地保持下来,就不再需要外加电压了。在工作原理上,驻极体电容话筒和气隙式的电容话筒相同。
ZCH-12型驻极体话筒
ZCH-12型驻极体电容话筒的主要性能如下:
感度:-70分贝(0分贝=1伏/微巴,在1千赫条件下)。
输出阻抗:1000欧(1000赫)。
频率范围:20~10000赫。
指向性:无方向性。
总体尺寸:直径13毫米,总长23.5毫米。
重量:约7克。

话筒剖面结构图如图3。它的振膜采用10~15微米厚的聚四氟乙烯或聚丙烯薄膜,经热驻法而制成,外侧表面镀有纯金。多孔的背极板采用黄铜制成,且经过镀银处理。

驻极体振膜与背极靠的很近,约20微米,它们之间的电容约30微微法左右。由于容量小,所以该电容话筒输出阻抗很高,约几十兆欧,所以使用时必须采用阻抗变换器。目前我们采用的是场效应管源极输出回路,如图4所示,图中①表示传声器组件,②表示联接器件,③表示阻抗变换元件(装在盒式录音机内,如传声器用于其它设备,必须外接阻抗变换元件)。经过变换阻抗后,在1000赫频率时,输出阻抗约1000欧。场效应管用的4.5伏电压由盒式录音机抽头供给。(上海玩具元件厂技术组)