物联网射频收发组件开孔混合梁振动电磁自供电微传感器

摘要

本发明的物联网射频收发组件开孔混合梁振动电磁自供电微传感器，由一个固支梁、8个悬臂梁以及外围大电容和稳压电路组成。固支梁两侧的自由边上制作了八个尺寸相同悬臂梁。天线结构和压电材料层都设计在固支梁和悬臂梁上。本发明既实现了电磁能的收集又实现了振动能的收集，大大降低了射频收发组件的能量损耗，同时改善了电磁兼容的性能，抑制了不必要的抖动。而且，本发明的悬臂梁上的设计了不同的开孔方案来使得8个悬臂梁具有8种不同的固有谐振频率，增大了频率带宽，使得本发明在振动频率复杂多变的振动环境中具有更高的能量收集效率和供电能力。扩大了天线收集杂散电磁波能量的方向性范围。

主权项

一种物联网射频收发组件开孔混合梁振动电磁自供电微传感器，其特征是该微传感器由一个固支梁(1)和八个悬臂梁(2)构成，在外围辅以大电容和稳压电路(11)，固支梁(1)两端的固支梁的锚区(3)分别固定在砷化镓衬底(4)上，固支梁(1)每一侧有四个并排排列的悬臂梁(2)，悬臂梁(2)的锚区在固支梁(1)的两个侧边上；悬臂梁(2)上设计有两行圆孔(6)，圆孔(6)以矩形阵列的形式排列，在同一个悬臂梁(2)上圆孔(6)的半径相同，且每一行或每一列相邻圆孔6之间的间距相同，固支梁(1)和悬臂梁(2)分为5层，分别是天线结构(12)、氮化硅层(5)、下极板(9)、压电材料层(7)和上极板(8)，第二层是氮化硅层(5)，氮化硅层(5)下面是一层金制作成天线结构(12)，第四层为压电材料层(7)，与压电材料层(7)上下表面接触的金层作为电压输出的上极板(8)和下极板(9)；每个悬臂梁(2)的固有谐振频率都不同，这是由于梁上设计不同的开孔方案来实现的，其中，固支梁(1)的其中一侧的4个悬臂梁(2)上圆孔(6)的直径都为8μm，但对于这4个悬臂梁(2)，各悬臂梁(2)上的相邻圆孔(6)圆边的间距不同，分别为8μm，10μm，12μm和14μm；而对于固支梁(1)另一侧的4个悬臂梁(2)，其中两个悬臂梁(2)设计了直径为10μm的圆孔(6)，两个悬臂梁(2)上相邻圆孔(6)圆边的间距分别为6μm和8μm；另外两个悬臂梁(2)设计直径为12μm的圆孔(6)，各悬臂梁(2)上相邻圆孔(6)圆边间距分别为6μm和8μm。