微電源是MEMS技術(shù)最重要的研究方向之一,是近年來世界各國研究的熱點(diǎn)。本論文針對某些分布式系統(tǒng)、無線通信、交通、航空航天、戰(zhàn)地偵查、靈巧炸彈等對微能源的迫切需求,在國家“863”MEMS重大專項(xiàng)的支持下,研究一種在理論上可以無限期使用的將外界環(huán)境振動能轉(zhuǎn)換為電能的振動式靜電微型發(fā)電機(jī),具有重要的理論意義和迫切的應(yīng)用需求。論文分析了MEMS微型發(fā)電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀,研究分析了基于電磁、靜電和壓電等原理的振動式微型發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、性能和關(guān)鍵加工技術(shù)特點(diǎn)。依據(jù)靜電感應(yīng)原理和薄膜駐極體儲存電荷的性能,提出了基于駐極體的振動式靜電微型發(fā)電機(jī)的研究方案;研究了基于駐極體的振動式靜電微型發(fā)電機(jī)和薄膜駐極體的相關(guān)理論與加工方法,研制出了基于SiO2/Si3N4駐極體和有機(jī)薄膜駐極體的MEMS振動式微型發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)樣品。
 

　　主要研究工作是：
 

　　1、深入分析了與MEMS振動式靜電微型發(fā)電機(jī)理論模型相關(guān)的基礎(chǔ)知識。對基于平面差分電容和可變電容的兩種振動式靜電微型發(fā)電機(jī)的總體結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行分析,建立理論模型,進(jìn)行相應(yīng)的模擬仿真。
 

　　2、研究微型化駐極體的制備工藝,根據(jù)駐極體材料的充電原理和熱處理等對駐極體的影響,對駐極體材料進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)研究,分析其表面電位大小和穩(wěn)定性,獲得了優(yōu)化的充電條件。
 

　　3、研究了振動式靜電微型發(fā)電機(jī)關(guān)鍵加工技術(shù),包括基于SiO2/Si3N4雙層無機(jī)駐極體的微型發(fā)電機(jī)制備工藝技術(shù)和封裝技術(shù)等。
 

　　4、研制出基于SiO2/Si3N4駐極體和有機(jī)薄膜駐極體的MEMS振動式微型發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)樣品,進(jìn)行了MEMS微型發(fā)電機(jī)系統(tǒng)測試,并進(jìn)行了性能分析。