据Nanowerk 1月28日报道，东京工业大学的科学家研发出一种微型能量采集器，其设计过程更加灵活多变。这种由外置驻极体提供电能的MEMS振动能量采集器，对未来物联网应用的发展至关重要。该采集器将在2019年第32届国际微电子机械系统(MEMS)技术及应用展览会上展出。

如今，电子设备的体积越来越小。在即将到来的物联网时代中，通过微型传感器可以研发出在科幻小说中才有的科技应用。然而，微电子设备的运行依旧需要电能，其运行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1所示，传统的MEMS能量采集器将驻极体(在强外电场等因素作用下，极化并能“永久”保持极化状态的电介质)置于MEMS电容器中，该电容器中有一个借助环境能量驱动的移动电极，从而引起电荷的移动。但是，驻极体和MEMS组件的制造工艺必须相互兼容，其设计和制造具有很大的局限性。

东京工业大学的助理教授Daisuke Yamane及其科研团队研发出一种新型MEMS能量采集器。它由两个独立的晶片组成：一个是MEMS可调电容器，另一个是由驻极体和介电材料组成的电容器(图1)。

Yamane教授说：“该技术首次实现了驻极体和MEMS组件的分离。”

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

新型MEMS能量采集器的采集原理如图2所示。驻极体电路的电容是固定的(Cfix)，而MEMS可调电容器(CM)的电容根据弹簧的拉伸(由外部振动引起)而变化。

当CM变得高于Cfix时，将引起电荷移动并且可调电容器获得电荷。同样地，当Cfix较高时，电荷沿相反方向移动，并且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教授道：“新型能量采集器将驻极体与MEMS组件分离，提高了设计和制造的灵活性。该技术便于工程师的设计和制造MEMS能量采集器，这将促进物联网时代的发展。”