imported>Aka: /* Nachteile */ Leerzeichen vor Satzzeichen entfernt, Kleinkram

2025-06-29T12:48:54Z

Nachteile: Leerzeichen vor Satzzeichen entfernt, Kleinkram

Neue Seite

[[Datei:Electret condenser microphone capsules.jpg|mini|Der Durchmesser dieser Elektretmikrofonkapseln beträgt etwa 10 mm.]]
Das '''Elektretmikrofon''' oder genauer '''Elektret-Kondensatormikrofon''' ist eine spezielle Bauart des [[Kondensatormikrofon]]s. Dank ihrer kompakten Bauweise, des geringen Preises und der guten Signalqualität werden Elektretmikrofone in sehr großen Stückzahlen hergestellt. In modernen Sprachkommunikationsmitteln (Telefone, Recorder, HiFi- und Durchsagemikrofone) wurden sie durch [[Mikrosystem (Technik)|MEMS]]-basierte Mikrofone verdrängt, die kompakter, billiger und feuchtigkeits- und temperaturstabiler als Elektret-Mikrofone sind und meist schon geeignete Digitalschnittstellen besitzen.

== Geschichte ==
Elektretmikrofone wurden erstmals in den 1920er Jahren in der Literatur erwähnt. Allerdings waren die damals vorgeschlagenen [[Elektret]]materialien wegen ihres raschen Ladungszerfalls als Elektrete nicht besonders gut geeignet und ließen sich auch nicht in den für eine relativ große Mikrofonkapazität erforderlichen dünnen Schichten herstellen. Deshalb war den damaligen Elektretmikrofonen kein dauerhafter Erfolg beschieden. Erst durch die Erfindung des Folien-Elektretmikrofons durch [[Gerhard Sessler]] und [[James E. West]] bei den [[Bell Laboratories]] im Jahre 1962<ref>{{Patent| Land=US| V-Nr=3118022A| Titel=Electroacoustic transducer| A-Datum=1962-05-22| V-Datum=1964-01-14| Anmelder=Bell Telephone Labor Inc| Erfinder=Gerhard M. Sessler, James E. West}}</ref> konnten diese Schwierigkeiten überwunden werden.<ref name="Elektretmikrofon erste Veröffentlichung, Sessler und West">Gerhard M. Sessler, James E. West: ''Self-biased condenser microphone with high capacitance'', Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 34 (1962), pp. 1787–1788</ref> Dabei wurde als Elektretmaterial zunächst [[Polyethylenterephthalat|PET]]-Folie und kurz danach die heute noch fast ausschließlich benutzte dünne [[Teflon]]-Folie verwendet. Derartige Elektretmikrofone haben sich dann kommerziell durchgesetzt.

== Aufbau ==
[[Datei:Electret microphone construction.svg|mini|Schnitt durch ein Elektretmikrofon. Die linke Folie (1) wird durch Schallwellen (4) in Schwingungen versetzt und ist als Elektret mit getrennten positiven Ladungen (5 und 6) ausgeführt]]
Elektretmikrofone stellen Kondensatormikrofone mit einem bei der Herstellung aufgetragenen [[Elektret]] dar. Ähnlich wie ein Permanentmagnet ein eingefrorenes magnetisches Feld trägt, trägt ein Elektret ein eingefrorenes elektrisches Feld. Dieses übernimmt die sonst bei Kondensatormikrofonen notwendige Vorspannung und erlaubt damit einen einfacheren Betrieb. Auf Grund der hohen Impedanz ist allerdings ein Impedanzwandler direkt an der Mikrofonkapsel notwendig.

Es gibt drei Bauformen von Elektretmikrofonen:
* Diaphragma-Typ: Die Membran selbst ist das Elektret.
* Front-Elektret: Das Elektret ist auf der Membran aufgebracht.
* Back-Elektret: Das Elektret ist auf der feststehenden Metallplatte aufgebracht.

Das Elektret weist eine eingefrorene Ladung ''Q'' auf, die abhängig von der Kapazität der Kapsel eine Spannung induziert. Der Gleichspannungsanteil dieser Spannung fließt mit der Zeit über parasitäre Widerstände ab, so dass ohne Schalleinwirkung keine Spannung an der Kapsel anliegt. Über folgende Beziehungen kommt es bei Schalleinwirkung durch Membranauslenkung und Veränderungen des Abstands ''d'' (''Δd'') zu Wechselspannungen an der Kapsel:

:<math> C = \frac{\varepsilon\cdot A}{d} </math>
:<math> U = \frac{Q}{C} = \frac{Q\cdot d}{\varepsilon\cdot A} </math>
:<math> \Delta U = \frac{Q\cdot \Delta d}{\varepsilon\cdot A} </math>

Da wegen des Elektrets keine Kondensatormembran-Vorspannung benötigt wird, reicht für einfache Anwendungen eine Spannung ab 1,5 V zur alleinigen Versorgung des Impedanzwandlers aus<ref name="Kondensator + Elektretmikrofon, Dickreiter">[[Michael Dickreiter]]: ''Handbuch der Tonstudiotechnik.'' Band 1. 6., verbesserte Auflage. De Gruyter Saur, München 1997, Seite 174.</ref>. Dieser [[Impedanzwandler]] mit sehr hochohmigem Eingang ist in die Mikrofonkapsel integriert. Er wird fast immer mit einem [[Sperrschicht-Feldeffekttransistor]] (JFET) realisiert, der einen Speisestrom von weniger als 1 mA benötigt. Die Betriebsspannung für diesen eingebauten Verstärker wird entweder intern von einer [[Batterie (Elektrotechnik)|Batterie]] oder extern durch [[Tonaderspeisung]] oder [[Phantomspeisung]] bereitgestellt.

[[Datei:Electret condenser microphone schematic.svg|mini|Schaltbild einer Mikrofonkapsel, JFET in Source-Schaltung]]

Man unterscheidet zwischen zweipoligen und dreipoligen Kapseln. Dreipolige Kapseln werden vorzugsweise in [[Drainschaltung]] betrieben, während zweipolige Kapseln nur in [[Sourceschaltung]] (siehe Schaltbild) betrieben werden können. Bei zweipoligen Kapseln ist eine separate Zuführung der Betriebsspannung über eine eigene Leitung bzw. Steckerkontakt nicht möglich. Während die dreipolige Variante einen geringen [[Klirrfaktor]] sichert, gibt die zweipolige Variante die Möglichkeit, über einen ebenfalls zweipoligen 3,5 mm-[[Klinkenstecker]] an die [[Soundkarte]] eines [[Personal Computer|PCs]] angeschlossen zu werden. Deshalb findet man diese Variante als Standard bei Soundkarten. Es liegt in der Natur dieser Beschaltung, dass das Ausgangssignal invertiert wird, d. h., dass eine Druckwelle als negatives elektrisches Signal umgesetzt wird.

== Nachteile ==
Elektretmikrofone weisen folgende Nachteile auf:
* geringere Empfindlichkeit als klassische Kondensatormikrofone
* höhere Serienstreuung der Empfindlichkeit durch Schwankungen der Dicke und Polarisation des Elektrets
* Empfindlichkeitsverlust durch Alterung und Ladungsverlust
* Empfindlichkeitsverlust durch hohe Temperaturen, Totalausfall in Autos im Sommer bei üblichen Temperaturen
* mechanische Alterung der Membran beim Diaphragma-Typ
Mittelbare Nachteile:
* geringe Pegelfestigkeit durch meist niedrige Speisespannung des Impedanzwandlers
* verzerrt, weil dieser in Source-Schaltung betrieben wird und keine Gegenkopplung in der Sourceleitung vorhanden ist.

== Literatur ==
* Thomas Görne: ''Mikrofone in Theorie und Praxis.'' 8. Auflage. Elektor-Verlag, Aachen 2007, ISBN 978-3-89576-189-8.
* Helmuth Wilhelms, Dieter Blank, Hans Mohn: ''Elektro-Fachkunde 3 Nachrichtentechnik.'' 1. Auflage. B.G. Teubner Verlag, Stuttgart 1982, ISBN 3-519-06807-9.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Mikrofon]]

Elektretmikrofon - Versionsgeschichte

imported>Aka: /* Nachteile */ Leerzeichen vor Satzzeichen entfernt, Kleinkram