基于驻极体的振动式静电微型发电机研究

　　微电源是MEMS技术最重要的研究方向之一,是近年来世界各国研究的热点。本论文针对某些分布式系统、无线通信、交通、航空航天、战地侦查、灵巧炸弹等对微能源的迫切需求,在国家“863”MEMS重大专项的支持下,研究一种在理论上可以无限期使用的将外界环境振动能转换为电能的振动式静电微型发电机,具有重要的理论意义和迫切的应用需求。论文分析了MEMS微型发电机的发展现状,研究分析了基于电磁、静电和压电等原理的振动式微型发电机的结构、工作原理、性能和关键加工技术特点。依据静电感应原理和薄膜驻极体储存电荷的性能,提出了基于驻极体的振动式静电微型发电机的研究方案;研究了基于驻极体的振动式静电微型发电机和薄膜驻极体的相关理论与加工方法,研制出了基于SiO2/Si3N4驻极体和有机薄膜驻极体的MEMS振动式微型发电机系统的实验样品。
 

　　主要研究工作是：
 

　　1、深入分析了与MEMS振动式静电微型发电机理论模型相关的基础知识。对基于平面差分电容和可变电容的两种振动式静电微型发电机的总体结构和工作原理进行分析,建立理论模型,进行相应的模拟仿真。
 

　　2、研究微型化驻极体的制备工艺,根据驻极体材料的充电原理和热处理等对驻极体的影响,对驻极体材料进行大量实验研究,分析其表面电位大小和稳定性,获得了优化的充电条件。
 

　　3、研究了振动式静电微型发电机关键加工技术,包括基于SiO2/Si3N4双层无机驻极体的微型发电机制备工艺技术和封装技术等。
 

　　4、研制出基于SiO2/Si3N4驻极体和有机薄膜驻极体的MEMS振动式微型发电机系统的实验样品,进行了MEMS微型发电机系统测试,并进行了性能分析。