換能器是一種能量轉換器件，電聲換能器顧名思義就是電能與機械能之間相互轉換的一種器件。振動(dòng)產(chǎn)生聲音。耳機是一種通過(guò)電聲轉換原理，將音源輸出的電信號轉為人耳能聽(tīng)到的聲音的音響產(chǎn)品。換能器的特性取決與選材和制作工藝，同樣尺寸外形的換能器的性能和使用壽命是千差萬(wàn)別的，耳機亦是如此。耳機的發(fā)展歷史來(lái)看，最早是在1924年由德國科學(xué)家Eugen Beyer將電動(dòng)換能器技術(shù)應用在頭戴式小型揚聲器上，經(jīng)過(guò)技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟最終形成了今日的耳機。

與揚聲器不同的是，耳機的作用是在一個(gè)小的空穴內產(chǎn)生聲壓，揚聲器則是在自由空間輻射聲能。耳機的基本工作于人耳的可聽(tīng)頻段即20Hz~20kHz，在聲學(xué)頻段中，這是一個(gè)有限的區域，但即使是這樣一個(gè)狹窄的頻段，其設計必須在機、電、聲這三個(gè)系統中存在的諸多矛盾因素中取折衷處理，在耳機的設計中一定程度上帶有許多設計者的主觀(guān)思路和技巧，因而造就了不同品牌、不同類(lèi)型。

耳機的分類(lèi)有很多種，按照佩戴方式與體積劃分為頭戴式、貼耳式、掛耳式與入耳式等多種類(lèi)型；按照工作特性來(lái)區分則可以分為動(dòng)圈式、動(dòng)鐵式、靜電式、平面振膜式等，若是按照開(kāi)放程度來(lái)分則為開(kāi)放式、半開(kāi)放式與密閉式。這幾年隨著(zhù)耳機技術(shù)的深入發(fā)展，還出現了主動(dòng)降噪耳機與無(wú)線(xiàn)耳機，大大增強了耳機在戶(hù)外環(huán)境下的適應能力。

本次主要以工作特性進(jìn)行分類(lèi)探討，主要包含動(dòng)圈式、動(dòng)鐵式、靜電式、等磁式和壓電式耳機。

一、目前，絕大部分頭戴式耳機都采用動(dòng)圈式的電聲轉換工作原理。動(dòng)圈式作為最早運用在耳機上的電聲轉換方式，也稱(chēng)電動(dòng)式電聲換能器，它是利用在恒定磁場(chǎng)中通電導體能產(chǎn)生位移的原理制成的。圖3是動(dòng)圈式電聲換能器的原理圖。結構上振膜與處于永磁場(chǎng)中的圓柱體狀線(xiàn)圈相連，線(xiàn)圈在信號的電流驅動(dòng)下帶動(dòng)振膜發(fā)聲。圖4是動(dòng)圈式耳機發(fā)聲單元的典型結構。動(dòng)圈式耳機的工作效率較高，理論上振膜也就是驅動(dòng)單元的尺寸越大，性能就越出色。

二、動(dòng)鐵式耳機的結構和工作方式，與常規的動(dòng)圈式耳機完全不同。動(dòng)鐵式電聲換能器主要由固定于磁路中的線(xiàn)圈和可振動(dòng)的鐵磁性部件所組成。交變電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)產(chǎn)生交變磁場(chǎng), 使磁路中鐵質(zhì)膜片或銜鐵的受力發(fā)生變化而振動(dòng)發(fā)聲。為什么動(dòng)鐵單元又稱(chēng)為平衡電樞？主要是因為在一般情況下鐵片往往處于磁場(chǎng)中心，沒(méi)有磁場(chǎng)力作用于它之時(shí)則處于平衡的狀態(tài)。根據這樣的結構可以知道，只需輕微的電信號就能導致動(dòng)鐵單元發(fā)出聲音。因此，動(dòng)鐵耳機擁有非常優(yōu)秀的電聲轉換能力。

動(dòng)鐵單元體積非常小巧，使得動(dòng)鐵式耳機能夠放入到耳道更深的位置以提高聽(tīng)感。而由于動(dòng)鐵單元會(huì )隨著(zhù)單元直徑的增加而大幅度提升重量，這也是動(dòng)鐵技術(shù)沒(méi)能應用在頭戴式耳機的主要原因。

除了體積上的優(yōu)勢，動(dòng)鐵式耳機一般都擁有非常高的靈敏度，但需要留意，這并不意味著(zhù)動(dòng)鐵耳機就一定容易驅動(dòng)，面對3單元或以上的動(dòng)鐵耳機，往往需要大功率輸出的音源或搭配耳放進(jìn)行驅動(dòng)。但使用耳放的時(shí)候，必須注意阻抗匹配的問(wèn)題才能獲得最佳的效能。靈敏度高，就意味著(zhù)動(dòng)鐵耳機相比動(dòng)圈耳機擁有更加出色的聲音解析力，特別是在中高頻的細節層次上表現非常出色。

三、至于靜電式，由于制造技術(shù)含量與成本較高，靜電耳機的價(jià)格往往在萬(wàn)元以上。圖中前后極板一般用剛性很好的金屬簿片制造，以免產(chǎn)生共振。為了透聲，片上沖制有均勻分布的圓孔，圓孔的面積一般占極板總面積的30% 左右。靜電耳機的工作原理不同于動(dòng)圈耳機，主要是振膜由高直流電壓極化，并處于由兩塊固定的金屬板變化形成的靜電場(chǎng)中，在電場(chǎng)力的驅動(dòng)下帶動(dòng)振膜發(fā)聲。由于靜電耳機需要將音頻信號轉化為數百伏的電壓信號，因此必須使用特殊的放大器才能驅動(dòng)。

靜電耳機的結構相對于動(dòng)圈耳機有著(zhù)先天優(yōu)勢，其中最為關(guān)鍵的是振膜非常輕薄，僅為動(dòng)圈耳機振膜的1/10左右。這種更輕更薄的振膜能夠帶來(lái)速度更快、瞬態(tài)響應更好與表現更細膩的聲音。另外，動(dòng)圈耳機的振膜由于結構上的限制，總會(huì )存在分割振動(dòng)的問(wèn)題，影響三頻的均勻性。而靜電耳機的振膜是固定在平行固定極板之間，受到的電場(chǎng)是完全均勻的，可實(shí)現線(xiàn)性驅動(dòng)。

四、而平面振膜耳機又可稱(chēng)為等磁式耳機，工作原理上有別于動(dòng)圈和靜電耳機，等磁式電聲換能器使用的是平面振模, 在平面振膜上敷有多組音圈線(xiàn), 并有磁路與之一一對應。由于振膜薄而輕, 又能得到全面驅動(dòng), 所以頻帶較寬, 高頻特性和瞬態(tài)特性好, 失真也低, 但靈敏度較普通動(dòng)圈式電聲換能器低。磁體集中在振膜的一側或兩側，振膜在其形成的磁場(chǎng)中振動(dòng)。平面振膜耳機能承受更大的輸入功率，大聲壓下的失真更低，只是工作效率與靈敏度也較低，往往需要大功率和大電流輸出的耳放來(lái)配合。此外，體積和重量較大，并不利于長(cháng)時(shí)間佩戴。

五、壓電式耳機

壓電式電聲換能器是利用某些天然晶體的壓電效應而制作的換能器。所謂的壓電效應就是當壓電晶體產(chǎn)生形變時(shí)，兩相對的特殊表面之間就會(huì )出現電動(dòng)勢。由于壓電效應是可逆的，當有交變電壓加在其上時(shí)晶片就會(huì )隨之振動(dòng)。壓電式電聲換能器的阻抗一般在3500 歐姆到9000 歐姆之間，最大承受功率0.1W 左右。為了提高靈敏度和更好的與驅動(dòng)介質(zhì)相耦合，有的產(chǎn)品使用多層晶片的結構。

壓電式電聲換能器的優(yōu)點(diǎn)是性能穩定, 耐高溫、高濕，過(guò)電壓性能好,結構也很簡(jiǎn)單。新型的壓電材料(如聚偏氟乙烯薄膜) 的研究也使其線(xiàn)性、失真等指標有很大提升。但由于阻抗太高，在耳機中的應用未形成主流。

耳機中一般采用單一類(lèi)型的電聲換能器，但是為了展寬聲音重放的頻率、提高其性能, 也有個(gè)別的耳機采用兩種電聲換能器的。只是這種耳機由于結構比較復雜、更由于新型振膜材料和技術(shù)的不斷出現, 目前這種雙電聲換能器的結構在當前耳機制造中已不多采用，在此也不做過(guò)多介紹。