[发明专利]静电能量采集器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种静电能量采集器及其制备方法。一种静电能量采集器包括可变电容结构以及偏置电压生成装置；可变电容结构包括第一固定极板、第二固定极板和运动极板；第一固定极板包括第一基体和第一电极层；第二固定极板朝向第一固定极板相对设置；第二固定极板包括第二基体和第三电极层。运动极板设于第一固定极板和第二固定极板之间；运动极板包括支撑构件、质量块以及第二电极层；偏置电压生成装置用于生成偏置电压以在第一固定极板、第二固定极板和运动极板之间形成固定电场。静电能量采集器包括两个可变电容，可有效提高静电采集器的输出功率。静电能量采集器中的两块固定极板将运动极板结构封装在采集器的内部，从而提高采集器的稳定性。

技术领域

本发明涉及能量采集技术领域，特别是涉及一种静电能量采集器及其制备方法。

背景技术

能量采集技术作为一种新型的供电方式，通过能量采集器将随处可见的、可再生能源，如机械振动、风能、太阳能、热能、核能等转化成电能，并结合相匹配的电源管理电路，为负载提供电能。振动能量采集器是能量采集器中的一种，它可以将自然界中普遍存在的机械振动能量转换成电能，进而实现不间断地为各种低功耗电子元件或者微系统供电，所以此类型的微电源具有良好的研究和应用前景。静电式振动能量采集器是基于可变电容结构进行设计的，相比于压电式和电磁式振动能量采集器，静电式振动能量采集器的优点在于其很容易通过MEMS微加工工艺制成硅基微型能量采集器，从而得以大规模低成本生产。但是，目前静电式能量采集器的输出功率低，稳定性差，不利于能量采集器的推广应用。

发明内容

基于此，有必要提供一种输出功率高且稳定性好的静电能量采集器及其制作方法。

一种静电能量采集器，包括可变电容结构以及偏置电压生成装置；所述可变电容结构包括第一固定极板、第二固定极板和运动极板；所述第一固定极板包括第一基体和第一电极层；所述第一基体上开设有第一凹槽；所述第一电极层形成于所述第一基体上开设有第一凹槽的一面；所述第二固定极板朝向所述第一固定极板相对设置；所述第二固定极板包括第二基体和第三电极层；所述第二基体上与所述第一固定极板相对的一面设置有第二凹槽；所述第三电极层形成于所述第二基体上开设有第二凹槽的一面；所述运动极板设于所述第一固定极板和第二固定极板之间；所述运动极板包括支撑构件、质量块以及第二电极层；所述支撑构件与所述第一基体以及所述第二基体连接；所述支撑构件用于支撑所述质量块，并使得所述质量块位于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间；所述第二基体与所述支撑构件连接；所述第二电极层形成于所述运动极板的表面；所述第二电极层包括至少一个子电极层；其中，所述偏置电压生成装置用于生成偏置电压以在所述第一固定极板、所述第二固定极板和所述运动极板之间形成固定电场。

在其中一个实施例中，所述第二电极层包括一个子电极层；所述子电极层形成于所述运动极板上与所述第一固定极板相对的一面。

在其中一个实施例中，所述质量块上与所述第一凹槽相对的一面和/或所述第一凹槽内设置有凸点；所述质量块上与所述第二凹槽相对的一面和/或所述第二凹槽内设置有凸点。

在其中一个实施例中，所述第一凹槽和所述第二凹槽内均设置有凸点。

在其中一个实施例中，所述偏置电压生成装置为驻极体；所述驻极体上存在电荷分布；所述驻极体至少覆盖在所述可变电容结构中的两个电极层上。

在其中一个实施例中，所述驻极体覆盖在所述第一电极层表面和所述第三电极层表面；所述驻极体上存在异种电荷分布。

在其中一个实施例中，所述支撑构件包括支撑主体和悬臂梁结构；所述支撑主体为中空结构，用于放置所述质量块；所述悬臂梁结构分别与所述支撑主体、所述质量块连接。