基于MEMS的振動能量采集及其器件設計.pdf

1、隨著現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展，逐步實現(xiàn)了從短距離到長距離，從有線通訊到無線通訊的轉(zhuǎn)變，然而電池與電源線束縛了發(fā)展的空間。采用能量采集器收集工作周圍環(huán)境的各種形式的能量，例如太陽能，熱能，風能和振動能等，轉(zhuǎn)換成適宜的電能供器件使用。能量采集器可以無限長的為器件提供能量進行正常的工作，而無需更換電池或需要牽引電源線，這為一些無法或者困難更換的電池的傳感器設備提供長久正常的工作，例如在橋梁，大樓，汽車中使用的傳感器等，且為實現(xiàn)網(wǎng)絡節(jié)點之間的正常傳輸

2、提供了能源基礎(chǔ)。本文利用普遍存在于自然界與工業(yè)界中的振動能設計了振動能量采集器。微能量收集器有廣泛的應用前景，其中電容式微能量收集器由于其最容易與IC工藝集成而備受關(guān)注。但目前已知的傳統(tǒng)電容式微能量收集器都需要外加電壓，這一缺點很大程度上限制了電容式微能量收集器的實際使用。本文所提出的這種采用功函數(shù)原理電容式微能量收集器，由于上下極板采用了不同的金屬材料使得具有不同的功函數(shù)，因此通過將兩極板無限接近能產(chǎn)生接觸電勢差，從而克服了傳統(tǒng)電容式

3、微能量收集器需要外界提供電源的這一缺點。在此理論基礎(chǔ)上，設計了一個新型振動能量搜集器，并通過有限元軟件對其進行分析與優(yōu)化設計。最后，本文給出了一套完整的MEMS(MicroElectroMechanicalSystem)工藝流程，器件為玻璃-SOI(Silicon-On-Insulator)-玻璃三層結(jié)構(gòu)組合，采用陽極鍵合的方式，形成三明治結(jié)構(gòu)。質(zhì)量塊，懸臂梁及可動電極Al結(jié)構(gòu)部分在SOI晶片上構(gòu)造，上層玻璃結(jié)構(gòu)為不可動電極Pt與防止兩