چرا ترانزیستورهای اثر میدانی (FET) جزء اصلی میکروفون ها هستند؟
فیلد-ترانزیستورهای اثر (FET) به دلیل امپدانس ورودی بالا (معمولاً بالای 1 GΩ)، نویز کم (شکل نویز زیر 1 دسی بل) و ویژگیهای پاسخ سریع، دستگاههای تقویتکننده ایدهآل برای میکروفونهای خازنی هستند. در مقایسه با ترانزیستورهای پیوند دوقطبی (BJT)، FET ها نیازی به جریان بایاس ندارند و می توانند مستقیماً سیگنال دیافراگم خازن را جفت کنند و اعوجاج را کاهش دهند. به عنوان مثال، 2SK170 FET کلاسیک به نسبت سیگنال به نویز 74 دسی بل در نویز ورودی معادل 130 دسی بل (منبع: Toshiba Semiconductor Handbook) دست می یابد. علاوه بر این، ماهیت کنترلشده ولتاژ FETها، آنها را نسبت به تداخل الکترومغناطیسی کمتر حساس میکند و آنها را برای محیطهای پیچیده مانند مراحل مناسب میسازد.
فناوریها و کاربردهای معمول میکروفونهای FET
ضبط وفاداری بالا: به عنوان مثال، میکروفون Neumann U87 از یک پیش تقویتکننده FET با محدوده پاسخ فرکانسی 20 هرتز تا 20 کیلوهرتز (±1 دسیبل) و محدوده دینامیکی بیش از 120 دسیبل (کاغذ سفید فنی سازنده) استفاده میکند.
میکروفنهای الکتریکی: در راهحلهای ارزان{0}، FET در انتهای پشت دیافراگم الکترت ادغام میشود و به حساسیت -35dB±3dB میرسد (به استاندارد IEC 60268-4 مراجعه کنید).
طراحی ایمنی تداخل RF: میکروفونهای دینامیکی مانند Shure SM58 از مراحل بافر FET برای سرکوب تداخل RF استفاده میکنند که آنها را برای سناریوهای انتقال بیسیم مناسب میکند.
چالش ها و روندهای آینده فناوری FET
مشکلات مصرف برق: برخی از FET ها تا 5 میلی آمپر تحت توان فانتوم 48 ولت مصرف می کنند. دستگاههای قابل حمل معمولاً از مدلهای{2}}JFET کم مصرف (مانند LSK170) استفاده میکنند.
یکپارچهسازی هوشمند: میکروفونهای MEMS FETها را با تراشههای ASIC ادغام میکنند و نسبت سیگنال به-را به بیش از ۷۰ دسیبل بهبود میدهند (گزارش Knowles Acoustics).
کاربردهای مواد جدید: FET های نیترید گالیم (GaN) می توانند اعوجاج هارمونیک را بیشتر کاهش دهند. مدلهای تجربی THD کمتر از 0.1% را نشان میدهند (ژورنال IEEE *Electronic Devices*، 2023).
