壓電式換能

   在壓電材料中,當發生變形時,一個壓電晶體單元中的正電荷和負電荷的質心彼此不完全重合。 OPA2237UA/2K5這樣的失配導致電池電極化。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體中抽取電荷。

   大多數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十到幾百Hz。這個頻率范圍能夠匹配周圍環境振動的主頻率。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)交叉梳齒區域的特寫視圖(由⒌erke11提供J,經IEEE許可引用)

    由于其適用于標準的濺射沉積技術,氮化鋁(AlN)近年來獲得了更多的研究關注。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片晶圓堆疊構建。頂部和底部晶圓就作為主要的封裝結構,夾在兩者之間的中間晶圓作為轉換器自身。這些器件在諧振頻率時產生的輸出功率在10~100uW/g2之間,頻率范圍在300~1000Hz之間。