靜電式微機電振動---電能轉換器(I)

Abstract

當微系統或微感測器的技術越來越成熟時，各種利用微感測器或微傳感器所形成的智慧 型網路系統或可攜式應用也慢慢的被提出來，例如RFID 以及無線感測節點系統(wireless sensor node)等。在這些應用上，每一個標記或結點模組中都有完整的電路或微型的獨立 電源。除此之外，如手機等各種可攜式3C 產品，或是個人的醫療輔助或監測系統，也都 需要獨立、可靠及壽命長的電源供應。可攜式產品或系統的電源除了由電池來供應外， 目前許多的功率微機電系統（power MEMS）正嘗試以微機電的技術，將各種化學能或動 能轉換成電能，以做為系統中的整合型微型電源供應。就微機電系統而言，其中的機械 結構部份的運動恰好可以和自然界中的各種振動相互耦合，再加上適當的轉換機制，就 可以做出使用震動能量的動能-電能轉換器。因此，本計畫將利用靜電式的微機電能量轉 換器，針對人體的動作以及自然界120 Hz, 2.5 m/s2 的振動，在3.3 V 輔助電源的條件下， 於1 cm2 的晶片面積上設計出一淨輸出為100 μW 的電源供應器。這個電源供應器可以和 系統中其他的電源管理電路、信號處理電路及感測器電路整合，而形成一永續操作智慧 型微感測系統。