具有至少一個(gè)第一類(lèi)型的電極、第二類(lèi)型的電極和至少一個(gè)鐵電駐極體的轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種具有至少一個(gè)第一類(lèi)型的電極、第二類(lèi)型的電極和至少一個(gè)鐵電 駐極體的轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002] 近十年來(lái)，在科研領(lǐng)域中加強(qiáng)地研究多孔聚合物薄膜、所謂的鐵電駐極體，例如可 得到Emfit有限公司的商品名稱Emfi并且其用于不同的應(yīng)用，也用于聲學(xué)的應(yīng)用。所述鐵 電駐極體是壓電的并且具有壓電常數(shù)，所述壓電常數(shù)是可與錯(cuò)鐵酸鉛壓電材料（PZT)的壓 電常數(shù)比較的。從外部觀察，鐵電材料（Ferroelektr化a)理想地與常規(guī)的壓電材料的方式 相同，然而外部壓電效應(yīng)通過(guò)無(wú)數(shù)多個(gè)內(nèi)部駐極體效應(yīng)產(chǎn)生。名稱"鐵電駐極體"也由此而 來(lái)，其也可W稱作壓電駐極體。
[0003] DE10 2006 002 067A1示出了一種超聲傳感器的接收器，其中接收電極與接地電 極平行地布置并且其中壓電復(fù)合體位于接收電極和接地電極之間。所述壓電復(fù)合體例如可 W具有多個(gè)由鐵電物質(zhì)（例如PCT)構(gòu)成的壓電元件和多個(gè)由有機(jī)聚合物構(gòu)成的層。
[0004] EP2 339 869A1示出了一種用于制造具有限定的空腔的兩層或多層鐵電駐極體 的方法。鐵電駐極體例如應(yīng)用于機(jī)電和聲電領(lǐng)域中。
[0005] 此外，如今在許多電子設(shè)備中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換器、即基于駐極體的傳感器和執(zhí)行器。在一 些技術(shù)領(lǐng)域中，制造駐極體麥克風(fēng)時(shí)的件數(shù)超過(guò)了制造娃麥克風(fēng)時(shí)的件數(shù)。
[0006] 在現(xiàn)有技術(shù)中，傳感器和執(zhí)行器或者基于駐極體效應(yīng)或者基于壓電效應(yīng)、例如基 于所說(shuō)明的鐵電駐極體的壓電效應(yīng)運(yùn)行。在每一個(gè)轉(zhuǎn)換器中，結(jié)構(gòu)相關(guān)地存在沒(méi)有利用的 區(qū)域或者面，其沒(méi)有對(duì)駐極體效應(yīng)或者壓電效應(yīng)做貢獻(xiàn)，該導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器的不最優(yōu)的靈敏度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出具有至少一個(gè)第一類(lèi)型的電極、至少一個(gè)第二類(lèi)型 的電極和至少一個(gè)鐵電駐極體和至少一個(gè)駐極體的轉(zhuǎn)換器，其中第一類(lèi)型的電極與鐵電駐 極體導(dǎo)電連接，駐極體與第一類(lèi)型的電極通過(guò)至少一個(gè)氣隙間隔開(kāi)并且駐極體和鐵電駐極 體與第二類(lèi)型的電極導(dǎo)電連接。
[000引根據(jù)本發(fā)明的布置具有W下優(yōu)點(diǎn)：在一個(gè)轉(zhuǎn)換器中組合駐極體效應(yīng)和壓電效應(yīng)。 由此，能夠得到具有改善的特性的轉(zhuǎn)換器，因?yàn)榭蒞更有效地利用可供轉(zhuǎn)換器使用的體積 和可供使用的面積。在此，駐極體和壓電材料在電方面或者串聯(lián)或者并聯(lián)。對(duì)于傳感器而 言，在第一種情形中使兩種區(qū)域、即駐極體區(qū)域和壓電區(qū)域的輸出電壓相加，而在第二種情 形中使電荷或者電流相加。特別有利的是，由此能夠提高傳感器的靈敏度和信噪比。通過(guò) 兩種原理一一駐極體效應(yīng)和壓電效應(yīng)的組合，增強(qiáng)所探測(cè)的信號(hào)并且完全地充分利用轉(zhuǎn)換 器的潛力。
[0009] 一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)是，提高轉(zhuǎn)換器的可靠性。在駐極體的情形中，例如可能通過(guò)負(fù)電 荷傳輸?shù)缴戏诫姌O上產(chǎn)生短路。對(duì)于通過(guò)例如由于氣隙的橋接發(fā)生了第一類(lèi)型的電極與駐 極體的接觸使駐極體損壞的情形，可W通過(guò)鐵電駐極體上的振蕩的分析處理來(lái)接受完全有 意義的或者至少限制的有意義的信號(hào)。因此，當(dāng)主動(dòng)元件中的一個(gè)、例如鐵電駐極體或者駐 極體放電時(shí)，另一元件可W繼續(xù)運(yùn)行。
[0010] 根據(jù)一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式，駐極體由多孔聚合物制造。當(dāng)駐極體已充電時(shí)，其 具有在溫度變化和時(shí)間上提高的充電穩(wěn)定性。如果駐極體位于電極之間，則理論上構(gòu)成絲 毫不需要偏壓的電容器麥克風(fēng)。如果聲到達(dá)兩個(gè)電極中的一個(gè)，則所述兩個(gè)電極移位并且 開(kāi)始振蕩，由此電極和相對(duì)電極之間的間距變化并且因此電容也變化，在平面平行的電極 的情形中所述電容例如根據(jù)W下計(jì)算：
[0011]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種轉(zhuǎn)換器（1)，其具有至少一個(gè)第一類(lèi)型的電極（2)、至少一個(gè)第二類(lèi)型的電極 (3)、至少一個(gè)鐵電駐極體（6)和至少一個(gè)駐極體（4)，其中，所述第一類(lèi)型的電極（2)與所 述鐵電駐極體（6)導(dǎo)電連接，所述駐極體（4)與所述第一類(lèi)型的電極（2)通過(guò)至少一個(gè)氣 隙間隔開(kāi)并且所述駐極體（4)和所述鐵電駐極體（6)與所述第二類(lèi)型的電極（3)導(dǎo)電連 接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器（1)，其特征在于，所述電極（2、3)彼此的間距（24) 小于50 y m〇
3. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換器（1)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器（1)徑向?qū)?稱地或者橢圓地圍繞主軸線（9)。
4. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換器（1)，其特征在于，所述駐極體（4)布置在 所述第一類(lèi)型的電極（2)的中心。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換器（1)，其特征在于，所述鐵電駐極體（6) 布置在所述第一類(lèi)型的電極（2)的中心。
6. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換器（1)，所述轉(zhuǎn)換器具有覆蓋層（7)，所述覆 蓋層（7)放置在所述第一類(lèi)型的電極（2)上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)換器（1)，其特征在于，所述覆蓋層（7)由玻璃纖維合成材 料、碳纖維合成材料、鋁、陶瓷或者它們的組合制造。
8. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換器（1)，其特征在于，所述鐵電駐極體（6)由 多孔聚合物材料組成、尤其由PP、FEP、PTFA、PFA或PTFE或者它們的組合制造。
9. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換器（1)，其特征在于，所述駐極體（4)由多孔 聚合物材料組成、尤其由FEP、PTFA、PFA或PTFE或者它們的組合制造。
10. -種超聲轉(zhuǎn)換器，其尤其用于在車(chē)輛的超聲系統(tǒng)中使用，其特征在于根據(jù)權(quán)利要求 1至9中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換器（1)。
11. 一種麥克風(fēng)，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換器（1)、尤其包括根 據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)換器。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種具有至少一個(gè)第一類(lèi)型的電極(2)、至少一個(gè)第二類(lèi)型的電極(3)和至少一個(gè)鐵電駐極體(6)的轉(zhuǎn)換器(1)。此外，所述轉(zhuǎn)換器(1)具有至少一個(gè)駐極體(4)，其中所述第一類(lèi)型的電極(2)與所述鐵電駐極體(6)導(dǎo)電連接，所述駐極體(4)與所述第一類(lèi)型的電極(2)通過(guò)至少一個(gè)氣隙(5)間隔開(kāi)并且所述駐極體(4)和所述鐵電駐極體(6)與所述第二類(lèi)型的電極(3)導(dǎo)電連接。具有這種轉(zhuǎn)換器(1)的超聲傳感器和麥克風(fēng)也是本發(fā)明的主題。
【IPC分類(lèi)】H04R17-02, H01L41-09, H01L41-193, H01L41-113, H04R17-00, H04R19-01
【公開(kāi)號(hào)】CN104813494
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380061279
【發(fā)明人】D·巴爾特伊拉, J·希倫布蘭德
【申請(qǐng)人】羅伯特·博世有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月7日
【公告號(hào)】DE102012221833A1, EP2926383A1, WO2014082777A1