[实用新型]一种单晶并联式固支梁压电能量收集器

说明书

一种单晶并联式固支梁压电能量收集器，采用固支梁结构，具有较高的稳定性，容易通过微细加工实现等优点；通过将两块压电材料进行并联，能够实现高电流输出，具有可观的电流输出特性；通过梁上集成，简化外部电路的设计，而固支梁两侧的压电材料层还能够在外电路中实现串联最终形成一个混联电路，同时提升能量收集器的电压和电流输出性能。此外，本实用新型是基于MEMS技术，具有MEMS的基本优点，如体积小、重量轻、功耗低，便于集成等，这一系列优点是传统的微波功率检测器无法比拟的，因此它具有很好的研究和应用价值。

技术领域

本实用新型涉及微电子机械系统技术领域，具体涉及一种单晶并联式固支梁压电能量收集器。

背景技术

能量收集器根据压电效应实现能量转换，将外界能量激励转化为电能，再向低功耗设备及传感器等提供稳定持续的电能。能量转化的原理有很多种，其中较为常用的机械能——电能转化方式是根据压电效应，利用压电材料设计成各种高效的能量收集器。近年来随着MEMS技术和特种材料的飞速发展，对MEMS固支梁结构有了深入的研究，使得MEMS固支梁技术应用于压电式能量收集器成为可能。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种单晶并联式固支梁压电能量收集器。通过MEMS技术使能量收集器小型化、集成化，同时其梁上并联结构能够提高输出电流，简化外部电路设计。

一种单晶并联式固支梁压电能量收集器，包括固支梁、介质层、压电层和质量块，其特征在于：

所述固支梁由金属制作成，固支梁上方设有压电层，固支梁与压电层之间填充介质层，介质层作为绝缘层可以阻挡压电层产生的电荷泄漏；

所述压电层包括上下的平板电极和其中间的压电材料；

具体的，所述压电层分为四个，在固支梁的左右两侧分别设置两个；

位于固支梁左侧的两个压电层，左压电层的上平板电极接右压电层的下平板电极输出，左压电层的下平板电极与右压电层的上平板电极相连，形成两个压电层并联的结构；

位于固支梁右侧的两个压电层，右压电层的上平板电极接左压电层的下平板电极输出，右压电层的下平板电极与左压电层的上平板电极相连，形成两个压电层并联的结构；

所述固支梁中心下方设置质量块，用于降低谐振频率，增大固支梁振幅。

进一步地，所述质量块为镍、钴、铝或铜制成。

进一步地，所述介质层为ZrO2、SiO2、Si3N4或云母介质层。

进一步地，所述压电材料为ZnO、PZT-5系列或AlN。

进一步地，所述固支梁为铜、铝或钛制成。

进一步地，所述平板电极为铂、金、铜、钛或铝制成。

有益效果：

1、所述一种单晶并联式固支梁压电能量收集器采用固支梁结构，具有较高的稳定性，容易通过微细加工实现等优点。

2、所述一种单晶并联式固支梁压电能量收集器通过将两块压电层进行并联，能够实现高电流输出，具有可观的电流输出特性。

3、所述一种单晶并联式固支梁压电能量收集器通过梁上集成，简化外部电路的设计，而固支梁两侧的压电层还能够在外电路中实现串联最终形成一个混联电路，同时提升能量收集器的电压和电流输出性能。

此外，本实用新型是基于MEMS技术，具有MEMS的基本优点，如体积小、重量轻、功耗低，便于集成等，这一系列优点是传统的微波功率检测器无法比拟的，因此它具有很好的研究和应用价值。

附图说明

图1是本实用新型所述的一种单晶并联式固支梁压电能量收集器的侧视图。