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驻极体的概念
驻极体是一种能永远保持极化状态的电介质,如果同“永磁体”相类比,驻极体就是“永电体”。
早在1890年前后,英国物理学家亥维赛为了描述磁铁的电类似物而创造了“Electret”(驻极体)一词。
1920年,日本的江口元太郎在研究油类、蜡类物质的电传导机理时,将巴西棕榈蜡(伽罗吧蜡)和松香等量混合,熔融后施加高压静电场,并在高压作用下让其冷却固化。撤出电压之后,发现跟电极相接的两个面上有正负电荷存在,并且在物质的内部也能观察到它们。还发现:***初,跟正电极相接的面带负电荷,跟负电极相接的面带正电荷,格曼特认为这有异种电荷的含义,取名为异号电荷,但是数日之后会反号,跟正电极相接的面带正电荷,跟负电极相接的面带负正电荷,有同种电荷的含义,贴片咪头,故称为同号电荷。当把它放在空气中受***照射以及用水或其他***洗涤时,他的表面电荷会一度消失。当把两面短路并使之干燥,电荷还会***,并将电荷保存下来,再者,如果沿垂直于外加电场方向的面将它分为两半,切口处会出现等量的同号电荷,正好跟人们的将磁体的薄片分割成两半后出现的结果同样,这样亥维赛才将这种跟磁铁相类似的、能保持外部电极化的物质取名为驻极体。
为了解释江口所发现的驻极体现象的生成机理,从日本到其他***,带线咪头,有许多有关方面的研究,不过由于现象极为复杂,至今还不能完全解释清楚,20世界60年代后,更多的注意力已经转移到合成高分子物质的驻极体上面。由于新现象的发现和研究手段的改进,插针咪头,目前驻极体的应用已经深入到各个部门,这是由于它不能像电池这样从中取出电流来,然而由他提供电压是可以办得到的。同时又因为它体积小、重量轻、集成化高,所以有较广泛的用途,和美好的应用前景,它除了通常所熟知的制成电声换能器(传声器、送话器、受话器、扬声器、拾音器)外,还可以用在公交、军事、科研、***和航天等许多部门,如高压电动机、高压发电机,咪头,静电计,经典显示设备,激光聚焦系统,振动计,数据存储系统,辐射剂量计,空气过滤器和人造***系统等。
如今已经可以用各种物理方法将电介质制备成驻极体,这些方法共有6种:
1.热驻极体:将电介质加热到熔点附近,一边往电介质上加直流高压电,一边让电介质徐徐冷却至室温,撤除电压后就得到热驻极体。
2.电驻极体:电介质在室温下受电晕放点的直流高压作用可以得到。
3.光驻极体:将光电导性物质在一定的光照下,同时加上比较低的直流电压制成。
4.***性驻极体:让电介质收到γ***或者电子射线等高能***照射而得到。
5.磁驻极体:特定的电介质,例如巴西棕榈蜡等,在熔融状态下受到强静磁场作用,慢慢冷却后就得到了磁驻极体。
6.压力驻极体:将各种合成高分子物质在高温加压形成之际,使其受外力作用使分子产生变形得到。
现在关于这些方面的研究日益增加,这里仅仅以驻极体电容传声器为主,他属于高分子的热驻极体。
驻极体麦克风(electret microphone),又称驻极体话筒,由声电转换和阻抗变换两部分组成。
声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片,在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后,两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外,与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样,蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻极体膜片遇到声波振动时,引起电容两端的电场发生变化,从而产生了随声波变化而变化的交变电压。驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小,一般为几十pF。因而它的输出阻抗值很高(Xc=1/2~tfc),约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。场效应管的特点是输入阻抗极高、噪声系数低。普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏极(D)三个极。这里使用的是在内部源极和栅极间再复合一只二极管的专用场效应管。接二极管的目的是在场效应管受强信号冲击时起保护作用。场效应管的栅极接金属极板。这样,驻极体话筒的输出线便有三根。即源极S,一般用蓝色塑线,漏极D,一般用红色塑料线和连接金属外壳的编织屏蔽线。
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