壓電式換能

   在壓電材料中,當(dāng)發(fā)生變形時,一個壓電晶體單元中的正電荷和負(fù)電荷的質(zhì)心彼此不完全重合。 OPA2237UA/2K5這樣的失配導(dǎo)致電池電極化。這個非獨立變形的極化被用來從連接到壓電材料表面的導(dǎo)體中抽取電荷。

   大多數(shù)壓電能量采集器是基于彎曲的機械元件,那就是懸臂梁或者薄膜,因為它們允許的諧振頻率的范圍是數(shù)十到幾百Hz。這個頻率范圍能夠匹配周圍環(huán)境振動的主頻率。鈦酸鉛(PZT)化合物是能量采集器中最常用的壓電材料。

   圖914 a)基于駐極體的能量采集器示意圖 b)通過MEMS工藝制造的器件的頂視圖c)交叉梳齒區(qū)域的特寫視圖(由⒌erke11提供J,經(jīng)IEEE許可引用)

    由于其適用于標(biāo)準(zhǔn)的濺射沉積技術(shù),氮化鋁(AlN)近年來獲得了更多的研究關(guān)注。在輸出功率方面,基于PZT和AlN的能量采集器具有相同的性能一個基于ⅢN的MEMS能量采集器的例子顯示在圖9.15中,由3片晶圓堆疊構(gòu)建。頂部和底部晶圓就作為主要的封裝結(jié)構(gòu),夾在兩者之間的中間晶圓作為轉(zhuǎn)換器自身。這些器件在諧振頻率時產(chǎn)生的輸出功率在10~100uW/g2之間,頻率范圍在300~1000Hz之間。