驻极体与MEMS组件分离 产品微型化更进一步

东京工业大学的专家研发出一种微型能量采集器，设计过程更灵活多变。电能是由外置驻极体提供的MEMS振动能量采集器，该采集器对未来物联网应用的发展非常重要。

就当前发展趋势，电子产品的体型愈来愈小。在即将来临的物联网时代中，微型传感器能够开发出在奇幻小说中才有的技术运用。自然，微电子技术专用设备的运作依然需要电能，其运作电力主要来自微机电系统(MEMS)对机械振动等环境能量的收集。

图1 传统的MEMS能量采集器(图片来源:Tokyo Institute of Technology)

如图所示1所显示，传统式的MEMS能量采集器将驻极体(在强外电场等要素的作用下，极化并能“永久性”维持电极化情况的电介质)放置MEMS电容器中，该电容器中有一个依靠环境能量驱动的移动电极，进而引起电荷的移动。但是，驻极体和MEMS组件的制造工艺的兼容性要求较高，对设计和制造有很大的局限性。

东京工业大学的助理教授Daisuke Yamane以及科研团队研制出一种新式MEMS能量采集器。它由两种单独的芯片构成：一个是MEMS可调式电容器，另一个是由驻极体和介电材料构成的电容器(图1)。

Yamane专家教授说：“该技术首次完成了驻极体和MEMS部件的分离。”

图2 新型MEMS能量采集器的采集原理(图片来源：Tokyo Institute of Technology)

新式MEMS能量采集器的收集基本原理如图所示2所显示。驻极体电源电路的电阻是固定的(Cfix)，而MEMS可调式电容器(CM)的电容器依据弹簧的拉申(由外部振动引起)而变化。

参数CM与Cfix，若CM较高，引起电荷移动，可调电容器获得电荷。而Cfix较高，电荷则沿相反方向移动，驻极体电路中的电容器获得电荷。

图3 系统电路图与输出电压(图片来源：Tokyo Institute of Technology)

电荷的移动产生了可用电力。图3的左侧是芯片的构造及装置简化图，右侧表示采集器产生的电压。

Yamane专家教授道：“新型能量采集器将驻极体与MEMS组件分离,提高了兼容性及设计和制造的灵活性。这将促进物联网时代的发展”。