全叉指电极d<sub>33</sub>模式压电悬臂梁俘能器研究

杨淑; 董维杰; 王大志; 殷小林

doi:10.13873/J.1000-9787(2015)11-0052-04

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全叉指电极d₃₃模式压电悬臂梁俘能器研究

研究与探讨 | 更新时间：2025-09-11

- 全叉指电极d₃₃模式压电悬臂梁俘能器研究
- Study of complete interdigital electrode d₃₃ mode piezoelectric cantilever energy harvester
- 传感器与微系统 2015年34卷第11期页码：52-55
- 作者机构：
  
  1. 大连理工大学电子科学与技术学院
  2. 辽宁省集成电路重点实验室
  3. 大连理工大学机械工程学院
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目（61340052）
- DOI：10.13873/J.1000-9787(2015)11-0052-04
  中图分类号： TM619
- 纸质出版：2015
- 稿件说明：
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[1]杨淑,董维杰,王大志,殷小林.全叉指电极d_(33)模式压电悬臂梁俘能器研究[J].传感器与微系统,2015,34(11):52-55.

YANG Shu, DONG Wei-jie, WANG Da-zhi, et al. Study of complete interdigital electrode d₃₃ mode piezoelectric cantilever energy harvester[J]. 2015, 34(11): 52-55.
[1]杨淑,董维杰,王大志,殷小林.全叉指电极d_(33)模式压电悬臂梁俘能器研究[J].传感器与微系统,2015,34(11):52-55. DOI： 10.13873/J.1000-9787(2015)11-0052-04.

YANG Shu, DONG Wei-jie, WANG Da-zhi, et al. Study of complete interdigital electrode d₃₃ mode piezoelectric cantilever energy harvester[J]. 2015, 34(11): 52-55. DOI： 10.13873/J.1000-9787(2015)11-0052-04.

摘要

为了克服表面叉指电极d33模式微机电系统（MEMS）悬臂梁振动俘能器中存在的压电材料极化不完全、存在弯曲电场等问题

提出了一种电极贯穿于整个压电层的全d33模式MEMS悬臂梁振动俘能器。根据机电耦合模型

分析了电极尺寸与材料厚度对压电俘能器输出功率的影响。优化结果表明:当硅基底厚度为20μm、电极宽度1μm时

电极间距最优范围为25

5μm

PZT材料最优厚度为7μm

归一化后得到功率密度为34.5 m Wcm-3g-2n。通过在表面叉指电极d33模式俘能器的基础上增加电镀电极工艺

设计了不锈钢基底的全d33模式MEMS俘能器的工艺流程

完成了部分单元工艺。

Abstract

A complete d33 mode piezoelectric micro-electro-mechanical system（ MEMS） cantilever energy harvester with interdigital electrode running through piezoelectric layer rather than on surface is proposed. The influence of electrode size and material thickness on the output power is analyzed based on electromechanical model. Optimization results show that when the thickness of the silicon substrate is 20 μm and electrode width is1 μm

the optimal thickness of piezoelectric materials is 7 μm and optimal electrode spacing ranged of 25

75 μm

power density is 34. 5 m Wcm- 3g- 2nafter normalization. The fabrication process is designed by adding electrode plating procedures to

common d33 mode energy harvester and unit processes are completed.

关键词

Keywords

references

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DOI：10.13873/J.1000-9787(2015)11-0052-04

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