Woraus bestehen Mikrofonmembranen? (Alle Membrantypen)

Die Membran eines Mikrofons ist die Hauptkomponente des Wandlers des Mikrofons. Ohne eine Membran, die auf Schallwellen reagiert, wird ein Mikrofon keine Schallwelle als Audiosignal wiedergeben. Bei der Konstruktion und Herstellung dieser Membranen muss besonders sorgfältig vorgegangen werden, damit sie innerhalb des Mikrofons richtig funktionieren.

Woraus bestehen Mikrofonmembranen? Mikrofonmembranen bestehen aus strapazierfähigen, flexiblen Materialien, die ihre Festigkeit auch unter großer Belastung beibehalten und extrem dünn sind(nur Mikrometer dick). Die Membranen(oder die Kapsel in einigen Kondensatoren) müssen auch leitfähiges Material enthalten, damit das elektrische Signal vom Mikrofon erzeugt werden kann.

In diesem Artikel betrachten wir die Materialien, aus denen die Membranen der wichtigsten Mikrofontypen hergestellt werden: das dynamische Mikrofon, das Bändchenmikrofon und das Kondensatormikrofon.

Woraus bestehen dynamische Mikrofonmembranen mit beweglicher Spule?

Dynamische Mikrofonmembranen mit beweglicher Spule werden typischerweise aus BoPET(biaxial orientiertes Polyethylenterephthalat) unter dem Markennamen Mylar hergestellt.

Der genaue Typ, die Qualität und die Dicke von BoPET variieren von Mikrofon zu Mikrofon und von Hersteller zu Hersteller.

BoPET funktioniert sehr gut bei dynamischen Mikrofonmembranen, bei denen die Membran selbst nicht elektrisch leitfähig sein muss. BoPET-Material ist aufgrund seiner hohen Zugfestigkeit und Stabilität in Kombination mit seiner Flexibilität eine bevorzugte Wahl. Es lässt sich hart dehnen und ist dennoch flexibel, um präzise auf Schallwellen zu reagieren.

Beständigkeit, chemische und Dimensionsstabilität, Transparenz, Reflexionsvermögen, Barriereeigenschaften gegenüber Gasen und Aromen und elektrische Isolierung.

Diese Membranen haben leitende Spulen, die an ihrer Rückseite befestigt sind. Eine typische Schwingspule besteht aus isoliertem Kupferdraht mit sehr kleinem Durchmesser, der viele Male gewickelt ist.

Kupfer ist nicht nur wegen seines Preises gebräuchlicher, sondern weil es hilft, die elektromagnetische Induktion zu maximieren und ein starkes Audiosignal zu erzeugen.

• Kupfer ist sehr leitfähig(5,96 × 10 ⁷ Siemens pro Meter).
• Kupfer ist leicht(8,96 g/cm ³) und ermöglicht, dass die Membran/Spule-Kombination reaktiver ist als schwerere Materialien.

Woraus bestehen Membranen für dynamische Bändchenmikrofone?

Bändchenmikrofone müssen präzise auf Schallwellen reagieren und gleichzeitig leitfähig und locker in der Schallwand der Bändchenmikrofone aufgehängt sein.

Bändchenmikrofonmembranen bestehen fast immer aus Aluminium.

Aluminium ist nicht nur leitfähig, sondern auch relativ stark, wenn es so dünn gemacht wird(Banddiaphragmen sind typischerweise weniger als 5 Mikrometer dick). Die Riffelung trägt dazu bei, der Membran Festigkeit und Flexibilität zu verleihen, da die Bänder normalerweise ziemlich locker innerhalb der Schallwand aufgehängt sind.

• Aluminium ist leitfähig(3,77 × 10 ⁷ Siemens pro Meter), aber weniger leitfähig als Kupfer(5,96 × 10 ⁷ Siemens pro Meter).
• Aluminium ist sehr leicht(2,7 g/cm ³) und lässt die Membran auch bei geringeren Belastungen reaktiv sein.

Einige der frühesten Bändchenmikrofonmembranen bestanden aus Duraluminium, einem Handelsnamen für aushärtbare Aluminiumlegierungen, nämlich Aluminium-Kupfer-Legierungen. Obwohl dieses Material die Haltbarkeit des Banddiaphragmas erhöhte, tat es dies auf Kosten der Leistungsfähigkeit des Diaphragmas.

Duraluminium hat sich als übliches Bandmaterial nicht durchgesetzt, insbesondere als Fortschritte in der Technologie das standardmäßige gewellte Aluminiumband verbesserten.

Crowley und Tripp Ribbon Microphones entwickelten ein robustes Nanomaterial für Bändchenmembranen namens Roswellite. Die Technologie hat sich nie wirklich durchgesetzt und Shure Microphones hat das Unternehmen inzwischen gekauft.

Woraus bestehen Kondensatormikrofonmembranen?

Kondensatormikrofone haben wie dynamische Mikrofone oft Membranen aus BoPET(Mylar). Diese Membranen müssen jedoch elektrisch leitfähig sein, damit die Kondensatorkapsel richtig funktioniert. Daher werden diese Membranen oft goldbesprüht.

Indem wir Gold auf die Oberfläche einer Mylar-Membran gießen, erhöhen wir die Festigkeit der Membran leicht, ohne ihre Reaktionsfähigkeit auf Geräusche stark zu beeinträchtigen. Noch wichtiger ist, dass wir die nicht leitfähige(sogar isolierende) BoPET-Membran in eine leitfähige Membran umwandeln.

Das Gold sorgt nicht nur dafür, dass die Kapsel richtig funktioniert, es trägt auch dazu bei, dass das Mikrofon großartig klingt. Auf Kondensatormembranen gibt es schon lange Goldsputtern.

• Gold ist leitfähig(4,11 × 10 ⁷ Siemens pro Meter). Es ist leitfähiger als Aluminium(3,77 × 10 ⁷ Siemens pro Meter), aber weniger leitfähig als Kupfer(5,96 × 10 ⁷ Siemens pro Meter).

Frühere Kondensatormikrofonkapseln(wie Neumanns klassisches M7) verwendeten PVC-Kunststoff(Polyvinylchlorid) für ihre Membran.

PVC ist ein synthetisches Kunststoffpolymer, das durch Zugabe von Phthalat-Weichmachern weich und flexibel wird. Dieses Material kann bei Dehnung einen ausreichend großen Widerstand aufrechterhalten, um als Mikrofonmembran zu wirken.

PVC ist nicht elektrisch leitfähig und müsste daher mit elektrisch leitfähigem Material(z. B. Gold) besprüht werden.

PVC erwies sich als ziemlich steif und nicht sehr haltbar. Es gab oft Probleme mit Membranverschleiß, insbesondere im Bereich des Kapselspannrings. Die Hersteller haben also ziemlich viel auf Mylar umgestellt.

Einige Hersteller von Kondensatormikrofonen haben mit Aluminiummembranen experimentiert. Aluminium wirkt als reaktives Membranmaterial und ist leitfähig. Aluminium ist jedoch nicht so effektiv wie typisches Mylar- und Gold-Sputtern, daher hat es sich in der Fertigung nicht wirklich durchgesetzt.

Front-Elektret-Kondensatoren haben Elektret-Material in ihren Membranen oder haben sogar die Membranen vollständig aus Elektret-Material.

Elektretmaterial ist ein dielektrisches Material, das eine nahezu permanente elektrische Ladung aufweist und zum Aufladen der Kapseln von Elektret-Kondensatormikrofonen verwendet wird. Kondensatorkapseln, die im Grunde wie Parallelplattenkondensatoren wirken, benötigen eine konstante Ladung, um richtig zu funktionieren. Diese Ladung kann über eine DC-Vorspannung oder über Elektretmaterial in der Kapsel zugeführt werden.

Verwandte Fragen

Was ist eine Mikrofonkapsel?

Eine Mikrofonkapsel bezieht sich auf die Membran des Mikrofons und das Gehäuse um diese Membran herum, die zusammen als Wandler des Mikrofons fungieren. Der Begriff Kapsel bezieht sich typischerweise auf diese Anordnung in Kondensatormikrofonen, obwohl er auch auf dynamische Mikrofone angewendet werden kann.

Welche Arten von Mikrofonen gibt es?

Mikrofone können in mehrere Kategorien eingeteilt werden, obwohl sich der «Typ» des Mikrofons im Allgemeinen auf den Typ des Mikrofonwandlers bezieht. In diesem Fall sind die beiden Haupttypen Mikrofon und Kondensator und Dynamik, obwohl es andere Typen und Untertypen gibt, darunter:

• Moving-Coil-Dynamik
• dynamisches Band
• Kondensator
• Rohr Kondensator
• Elektret Kondensator
• Piezoelektrisch
• Flüssigkeit
• Kohle
• MEMS
• Glasfaser
• Sein