一种压电-静电复合式微机械振动能量收集器及制造方法

摘要

一种压电-静电复合式微机械振动能量收集器及制造方法，涉及一种能量收集装置。收集器设有芯片主体和芯片外部电路；主体为三层片状结构，主体设有上玻璃片器件、SOI片器件、下玻璃片器件、压电陶瓷片组、压电陶瓷片电极和可变电容极板电极。外部电路设有整流电路、滤波电容、第一开关、第二开关和能量储存电容；或设有整流电路、滤波电容、第一开关、第二开关、能量储存电容以及可变电容极板启动电源。制造方法如下：下玻璃片器件制作；SOI片器件制作；上玻璃片器件制作；装配；连接芯片外部电路。制备过程较简单、可克服传统的溶胶凝胶制备PZT所带来的器件稳定性和性能较差等缺点，同时可实现能量的宽频带和高效率收集。

主权项

一种压电‑静电复合式微机械振动能量收集器，设有芯片主体和芯片外部电路；所述芯片主体为三层的片状结构，所述芯片主体设有上玻璃片器件、SOI片器件、下玻璃片器件、压电陶瓷片组、压电陶瓷片电极和可变电容极板电极；上玻璃片器件的横截面形状呈倒U字形；SOI片器件的横截面形状呈倒山字形，SOI片器件的中部为质量块，质量块与周壁之间的连接部设有至少2个镂空槽，各镂空槽围绕在质量块周边，并且以质量块为中心呈对称布置；下玻璃片器件的横截面形状呈U字形，上玻璃片器件下端面与SOI片器件上端面通过阳极键合结合，SOI片器件下端面与下玻璃片器件上端面也通过阳极键合结合；上玻璃片器件与SOI片器件构成可变电容，其中上玻璃片器件作为固定式的上电容极板，SOI片器件作为振动式的下电容极板；压电陶瓷片组设有至少2片压电陶瓷片，各压电陶瓷片设于所述质量块与周壁之间的连接部，并围绕在质量块周边，而且以质量块为中心呈对称布置；每片压电陶瓷片上均设压电陶瓷片电极，各压电陶瓷片电极串联后通过导线与芯片外部电路连接；可变电容极板电极的上电极设于上玻璃片器件内表面，可变电容极板电极的下电极设于SOI片器件的质量块上端面，可变电容极板电极通过导线与芯片外部电路连接。