基于八悬臂梁-中心质量块结构MEMS压电振动能量采集器.pdf

《基于八悬臂梁-中心质量块结构MEMS压电振动能量采集器.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第28卷第l2期传感技术学报Vo1．28No．122015年12月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSDec．2015MEMSPiezoelectricVibrationEnergyHarvesterBasedonEightCantileverBeams—CenterMassBlockC日EⅣDonghong一，4ⅣKun，ⅣLe，KONGLin~ie2,日ETing，CHOUXiujian，(1_KeyLaboratoryofInstrumentationScience&DynamicMeasurementofMinistryofEducation，

2、Taiyuan030051，China2．ScienceandTechnologyOnElectronicTestandMeasurementLaboratory，Taiyuan030051，China；3．SchoolofComputerScienceandControlEngineering，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Theself-poweredvibrationenergyharvester，whichhashighoutputenergydensity，lowfrequencyrangerespon

3、seandstrongenvironmentadaptation，hasbeenanimportantdevelopingdirectionofmicro-energytechnolo—gY．MEMSvibrationenergyharvesterbasedonpiezoelectriceffectind31modeispresented，ofwhichthefoundationstructureofeightcantileverbeams—-centermassblockisdesignedtoreplacethetraditionalsingle·cantileverstruc-t

4、ure．TheheterogeneousintegrationmanufacturingofthePZTpiezoelectriclayerisachievedoneachcantileverbySol—Gelmethod．AndthedeviceisfabricatedbyusingtheMEMSmicromachiningprocessandwirebondingtechnol—ogy．Theoutputperformanceresultsshowthatthedeviceproduced264．00mVand0．72nWwithanoptimizedresis—tanceload

5、of3．00Mnfrom3gaccelerationatthefirst-orderresonantfrequencyof41Hz．Keywords：MEMS；piezoelectric；micromachiningprocess；energyharvesting；outputpowerEEACC：7230doi：10．39690．issn．1004-1699．2015．12．006基于八悬臂梁一中心质量块结构MEMS压电振动能量采集器陈东红，安坤。，燕乐，孔龄婕，贺婷，丑修建(1．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051；2．中北大学电子测试技术重点实验室，太原0

6、30051；3．中北大学计算机与控制工程学院，太原030051)摘要：高能量密度输出、低频范围响应、环境适应性强的自供电振动能量采集器已成为微能源技术领域的一个重要发展方向。提出一种d型工作模式下MEMS压电式振动能量采集器，设计八悬臂梁一中心质量块结构代替传统的单悬臂梁结构，利用溶胶一凝胶(Sol-Ge1)技术在每个悬臂梁上异质集成制备锆钛酸铅(Pb(zr0Ti)O。，PZT)压电功能厚膜层，通过MEMS工艺和引线键合技术完成器件础结构制造。输出性能测试结果表明，器件一阶谐振频率为41Hz，3加速度激励下输出电压峰峰值为264．00mV；在器件两端加载3．00MI2负载时输出功率最大

7、，为0．72nW。关键词：MEMS；压电；微加工；能量采集；输出功率中图分类号：TN384文献标识码：A文章编号：1004—1699(2015)12—1770—04随着微电子技术的日趋发展和成熟，微机电系振动式能量采集器通过机械振动能量拾取装统(MEMs)、无线传感系统、嵌人式系统、无线通讯等置将环境中的振动能转换成电能]。根据不同的能技术在民用和军事方面得到了广泛应用。这些系量转换原理，振动能量采集器可分为：电磁式、静电统中电子元件数量众多、