压电式换能

   在压电材料中,当发生变形时,一个压电晶体单元中的正电荷和负电荷的质心彼此不完全重合。 OPA2237UA/2K5这样的失配导致电池电极化。这个非独立变形的极化被用来从连接到压电材料表面的导体中抽取电荷。

   大多数压电能量采集器是基于弯曲的机械元件,那就是悬臂梁或者薄膜,因为它们允许的谐振频率的范围是数十到几百Hz。这个频率范围能够匹配周围环境振动的主频率。钛酸铅(PZT)化合物是能量采集器中最常用的压电材料。

   图914 a)基于驻极体的能量采集器示意图 b)通过MEMS工艺制造的器件的顶视图c)交叉梳齿区域的特写视图(由⒌erke11提供J,经IEEE许可引用)

    由于其适用于标准的溅射沉积技术,氮化铝(AlN)近年来获得了更多的研究关注。在输出功率方面,基于PZT和AlN的能量采集器具有相同的性能一个基于ⅢN的MEMS能量采集器的例子显示在图9.15中,由3片晶圆堆叠构建。顶部和底部晶圆就作为主要的封装结构,夹在两者之间的中间晶圆作为转换器自身。这些器件在谐振频率时产生的输出功率在10~100uW/g2之间,频率范围在300~1000Hz之间。