Com a ascensão dos smartphones, a demanda por som de alta qualidade e design compacto cresceu. Tecnologias como supressão de ruído e cancelamento de eco têm sido amplamente adotadas para aumentar a qualidade do áudio.
Princípio dos microfones MEMS capacitivos
Os microfones MEMS são sensores em miniatura que operam com base em gradientes de força induzidos pelo som. O diafragma sofre deformação devido a mudanças de pressão sonora, levando a variações na capacitância entre o diafragma e a placa traseira do silício.
Essa variação da capacitância é convertida em um sinal de tensão através de um circuito de capacitância em tensão, e o sensor MEMS amplifica a tensão de saída. Um resistor de alta impedância fornece uma tensão de polarização (VPP) para estabilizar a carga dentro do sensor MEMS. A tensão de saída final é proporcional à deformação do VPP e do diafragma.
Projeto de circuito de microfone CMOS MEMS
Nos microfones CMOS MEMS, o design do circuito desempenha um papel crucial na operação, sensibilidade e desempenho geral do sistema.
Os microfones de condensador de eletreto (ECMs) usam o material eletreto para gerar uma carga estática, enquanto os microfones MEMS extraem uma tensão de polarização da tensão de operação do CMOS e a aplica ao diafragma por meio de um resistor de alta impedância.
Métodos de fabricação de microfone MEMS
- MEMS pré-CMOS:A estrutura MEMS é fabricada antes dos componentes do CMOS.
- Intra-CMOS MEMS:As estruturas CMOS e MEMS são fabricadas juntas.
- Pós-CMOS MEMS:Os componentes do CMOS são fabricados primeiro, seguidos pela formação da estrutura do MEMS.
Vantagens dos microfones MEMS
Os microfones MEMS substituíram ECMs em muitas aplicações devido à sua durabilidade superior, tamanho compacto e facilidade de integração digital.
- Desempenho estável:Feito de materiais semicondutores, os microfones MEMS não são afetados por mudanças de temperatura e umidade.
- Resistência de alta temperatura:Ao contrário dos ECMs, os microfones MEMS podem suportar temperaturas de solda de refluxo de até 260 graus.
- Processamento de sinal digital:Os microfones digitais MEMS suportam o cancelamento de ruído, a repressão de feixe e a supressão de eco para obter uma melhor qualidade de comunicação por voz.
Aplicações
Os microfones MEMS são amplamente utilizados em smartphones, laptops e caixas de configuração controladas por voz. À medida que o processamento de áudio digital continua a evoluir, a tecnologia MEMS deve se expandir para mais aplicações de consumidores e industriais.
