Im vorliegenden Beitrag wird ein neuer Ansatz eines MEMS-basierten (Micro-Electro-Mechanical System) piezoelektrischen Energiewandlers vorgestellt. Dieser MEMS-Generator basiert im Wesentlichen auf einer massebeaufschlagten piezoelektrischen Membran, die in der Lage ist, umgebende mechanische Vibrationen in elektrische Energie zu wandeln. Im Folgenden wird ein entsprechender MEMS-Entwurf präsentiert, wobei im Speziellen auf die Optimierung der geometrischen Anordnung des Bauteils eingegangen wird. Darüber hinaus demonstrieren erste Experimente die Funktionsweise des Energiewandlers. Elektrische Messungen zeigen Abhängigkeiten bezüglich elektrischer Last, Schichtstress in der Membran und Elektrodenstruktur. Der typische Frequenzgang eines piezoelektrischen Mikrogenerators wird ebenso vorgestellt.
A new approach of a MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) power generator based on a piezoelectric membrane is presented. A MEMS design is introduced taking an optimum membrane thickness and a beneficial electrode structure into account. Experiments demonstrate the functionality of the energy converter. Electrical measurements show dependencies regarding electrical load, residual stress within the diaphragm, and electrode design. The frequency response of the device is also presented.
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