低频压电式MEMS振动能量采集器研究

作     者：李光耀 王晓蕾 杨杰 LI Guangyao;WANG Xiaolei;YANG Jie

作者机构：内蒙古工业大学理学院内蒙古呼和浩特010051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51268040 51275492 61127008) 国家"八六三"计划基金资助项目(2013AA041109) 

出 版 物：《压电与声光》 (Piezoelectrics & Acoustooptics)

年 卷 期：2016年第38卷第3期

页      码：487-491页

摘      要：设计了一种低频压电d31模式的"八悬臂梁-中心质量块"结构微机电系统(MEMS)振动能量采集器,实现环境振动能量向电能的转换。首先利用溶胶-凝胶工艺实现PZT压电薄膜的异质集成制造,单个锆钛酸铅(PZT)压电敏感单元的有效尺寸为935μm×160μm×1.5μm;然后通过MEMS加工工艺完成器件微结构的加工制造,器件结构有效体积为9.936×10^(-4)cm^3;最后借助振动测试系统对该器件的各项输出性能进行测试。测试结果表明,谐振频率为60Hz、加速度激励为1g(g=9.8m/s^2)时,该能量采集器的输出电压峰-峰值为232mV。在其两端加载3.0 MΩ的负载时最大输出功率为6×10^(-4)μW,输出功率密度为0.604μW/cm^3,PZT压电敏感单元有效面积下的输出功率密度为0.025μW/cm^2。

主 题 词：压电式 微机电系统(MEMS) 振动 能量采集技术 输出性能 

学科分类：080903[080903] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1004-2474.2016.03.034

馆 藏 号：203156634...