半导体器件能量收集和产生半导体器件第 1 部分：基于振动的压电能量收集器

Semiconductor devices—Semiconductor devices for energy harvesting and generation—Part1: Vibration based piezoelectric energy harvesting

(IEC 62830-1:2017, IDT)

(报批稿)

供审查用

(本稿完成时间：2025-06-26)

XXXX - XX - XX 发布

XXXX - XX - XX 实施

信息化部标准报批稿公示和信息化部标准报批稿公示工业和信息化部标准报批稿公示工业和信息化部标准报批稿公示工业和信息化部标准报批稿公示工业和信息化部标准报批稿公示工业和信息化部标准报批稿公示

前言

本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

本文件是GB/T XXXXX《半导体器件能量收集和产生半导体器件》的第1部分。GB/T XXXXX已经发布了以下部分：

——第1部分：基于振动的压电能量收集器；
——第2部分：基于热功率的热电能量收集器；
——第3部分：基于振动的电磁能量收集器；
——第4部分：柔性压电能量收集器测试和评估方法；
——第5部分：测量柔性热电器件发电功率的测试方法；
——第6部分：垂直接触模式的摩擦电能量收集器测试和评估方法；
——第7部分：线性滑动模式的摩擦电能量收集器；
——第8部分：低功耗电子产品中柔性和可拉伸超级电容器的测试和评估方法。

本文件等同采用IEC 62830-1:2017《半导体器件能量收集和产生半导体器件第1部分：基于振动的压电能量收集器》。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出。

本文件由全国半导体器件标准化技术委员会（SAC/TC 78）归口。

本文件起草单位：河北北芯半导体科技有限公司、中国电子科技集团公司第十三研究所、石河子大学、北京大学、北京智芯微电子科技有限公司、西安电子科技大学、中国人民解放军陆军工程大学石家庄校区、天津大学、哈尔滨工业大学、山东大学、芯联集成电路制造股份有限公司、明石创新（烟台）微纳传感技术研究院有限公司、深圳市辰卓科技有限公司、深圳市精莞盈电子有限公司、广州天极电子科技股份有限公司、西安空间无线电技术研究所。

本文件主要起草人：安伟、马欣欣、彭浩、席善斌、吴小帅、陈亚洲、王冲、郑雪峰、迟雷、陈龙坡、胡松祥、胡小锋、杨洁、贾林、龚立娇、方东明、王宇涛、桂明洋、焦龙飞、刘涛、张文华、张欢、张威、张亚婷、王超、孙宏军、周晓黎、闫彦萍、刘芳、王琮、李阳、刘煊杰、单伟中、高峰、许应、刘梅凤、丁明建、董作典、梁若立。

引言

能量收集和产生半导体器件通过将振动、热交换等场景中消耗的能量转换成用于微小型器件供电或控制的电能，实现能源回收和再利用，应用于消费类电子、医疗、工业、军事以及航天航空等领域。

GB/T XXXXX《半导体器件能量收集和产生半导体器件》系列文件拟由下列8个部分构成。

——第1部分：基于振动的压电能量收集器。目的在于规定基于振动的压电能量收集器的术语、定义、符号、结构以及用于评估和确定压电能量收集器性能的测试方法。
——第2部分：基于热功率的热电能量收集器。目的在于规定微型热电能量发生器、微型加热器和微型冷却器中薄膜热功率的定义和测试步骤，以及用于评估线、块和厚度小于5μm的薄膜和具有热电薄膜的能量收集器件热电性能的测试方法和性能参数。
——第3部分：基于振动的电磁能量收集器。目的在于规定基于振动的电磁能量收集器的术语、定义、符号、结构以及用于评估和确定电磁能量收集器性能的测试方法。
——第4部分：柔性压电能量收集器测试和评估方法。目的在于规定柔性压电能量收集器的术语、定义、符号、结构以及用于评估和确定柔性压电能量收集器性能的测试方法。
——第5部分：测量柔性热电器件发电功率的测试方法。目的在于规定柔性热电器件的术语、定义、符号、结构、用于评估和确定柔性热电器件性能的测试方法以及柔性热电器件的温度、温差、接触条件、绝缘和弯曲半径等试验条件。
——第6部分：垂直接触模式的摩擦电能量收集器测试和评估方法。目的在于规定垂直接触模式的摩擦电能量收集器的术语、定义、符号、结构以及用于评估和确定垂直接触模式的摩擦电能量收集器性能的测试方法。
——第7部分：线性滑动模式的摩擦电能量收集器。目的在于规定线性滑动模式的摩擦电能量收集器的术语、定义、符号、结构以及用于评估和确定线性滑动模式的摩擦电能量收集器性能的测试方法。
——第8部分：低功耗电子产品中柔性和可拉伸超级电容器的测试和评估方法。目的在于规定柔性和可拉伸超级电容器的术语、定义、符号和用于确定柔性和可拉伸超级电容器性能的测试和评估方法。

GB/T XXXXX（所有部分）均一一对应采用IEC 62830（所有部分），保证能量收集和产生半导体器件相关标准与国际标准一致，实现能量收集和产生半导体器件相关标准与国际接轨。通过制定该系列标准，统一能量收集和产生半导体器件的术语定义、基本额定值和性能参数、测试方法，对能量收集和产生半导体器件的研究、生产、检验和使用具有重要意义，同时补充完善半导体器件的标准体系，对半导体行业的发展起到指导作用。

半导体器件能量收集和产生半导体器件第 1 部分：基于振动的压电能量收集器

1 范围

本文件规定了基于振动的压电能量收集器的术语、定义、符号、结构以及用于评估和确定压电能量收集器性能的测试方法。

本文件适用于消费、工业、军事和航空航天中应用的基于振动的压电能量收集器件，对器件技术、形状和尺寸不作限制。

2 规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 4937.12—2018 半导体器件机械和气候试验方法第12部分：扫频振动（IEC 60749-12:2002，IDT）

IEC 60749-5:2017 半导体器件机械和气候试验方法第5部分：稳态温湿度偏置寿命试验（Semiconductor devices—Mechanical and climatic test methods—Part 5:Steady-state temperature humidity bias life test）

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1 一般术语

3.1.1

振动 vibration

围绕平衡位置发生的机械振荡。

3.1.2

振动能量收集器 vibration based energy harvester

将振动能转化为电能的能量转换器。

注1：基于振动的压电能量收集器由惯性质量块、弹簧和压电换能器组成，如图1所示。基于振动的压电能量收集器通过压电换能器将振动能转化为电能，压电换能器包含两个电极和一个压电薄膜。激励振动引起质量块往复运动，并使悬挂质量块的弹簧弯曲，弹簧弯曲使压电薄膜拉伸/压缩产生压电效应，压电薄膜顶部和底部的电极收集压电效应产生的电荷。压电薄膜的两种主要压电模式见附录A，图1中压电薄膜所采用的压电模式为 $d_{31}$ 模式。

注2：基于振动的压电能量收集器的概念图如图2所示，由质量块、弹簧、阻尼和压电换能器组成。压电换能器消耗

并转换振动的惯性质量块的动能，因此压电换能器通常被视为阻尼。

text_image

气固界面 1 → 2 → 3 → L+ L- 固定在基板上 A(t) 气固界面

标引序号说明：

能量收集器的结构:

1——压电薄膜，压电换能器的主体层，用于能量收集；
2——弹簧，通过悬挂质量块，使激励振动引起质量块的运动；
3——质量块，激励振动引起质量块的机械运动。

符号说明：

能量收集器的工作组件:

$A (t)$ ——输入振动，将振动引入到基板，使能量收集器的质量块运动；

R ——外部负载;

$L^{+}$ ， $L^{-}$ ——能量收集器输出端。

图1 使用带有压电薄膜的悬臂梁的基于振动的压电能量收集器

text_image

ksp m PZ A(t) b

符号说明：

$k_{s p}$ ——弹性系数；

b ——阻尼系数;

$A (t)$ ——输入振动；

m ——有效质量;

PZ ——压电换能器。

图 2 基于振动的压电能量收集器的概念图

3.1.3

质量-弹簧-阻尼系统 mass-spring-damping system

通过有效质量、弹簧和阻尼表征振动能量收集器运动的系统。

3.1.4

有效质量 effective mass

在振动运动过程中，能量收集器以自身惯性力参与振动的所有部件质量的总和。

3.1.5

弹簧 spring

一种通过变形储存和释放能量的机械零件（或装置）。

注：具有弹性系数 $k_{s p}$ 。

[来源：GB/T 1805—2021，3.1]

3.1.6

寄生阻尼 parasitic damping

降低振动物体加速度的效应。

注：用阻尼系数 b 表示。

3.2 压电换能器术语

3.2.1

压电换能器 piezoelectric transducer

通过压电效应将机械能转化为电能的能量转换器。

3.2.2

压电效应 piezoelectric effect

压电材料的机械形变导致该材料产生与之对应比例变化的电极化效应。

3.2.3

压电常数 piezoelectric constant

在施加应力时，单位应力所引起压电材料电极化的量化值。

3.2.4

机电耦合系数 electromechanical coupling coefficient

描述电能转化为机械能或机械能转化为电能的转换率。

注：该系数由杨氏模量、介电常数和压电常数表示，见公式（1）。

k = \frac{E d ^{2}}{ε} \dots (1)

式中：

E——杨氏模量;

d——压电常数;

$ε$ ——介电常数。

3.2.5

电容 capacitance

$C_{P}$

压电换能器的两个电极之间的电容。

3.3 性能参数

3.3.1 等效电路 equivalent circuit

<基于振动的压电能量收集器>在共振频率附近，在激励振动下具有与基于振动的压电能量收集器相同输出电压的电路。

注：基于振动的压电能量收集器可分为机械部分和电气部分，如图3所示。机械部分由串联元件m、 $k_{s p}$ 、b和变压器组成，m、 $k_{s p}$ 、b分别表示有效质量、弹性系数、阻尼系数，机械部分结合压电效应将机械振动引起的应变转换为电荷密度，其机电耦合系数为k。电气部分由并联的 $C_{P}$ 、R和变压器组成。 $C_{P}$ 代表压电换能器的两个电极之间的电容，R是外部负载。

text_image

A(t) m ksp b k Cp R 机械部分电气部分

符号说明：

机械部分:

m ——有效质量;

$k_{s p}$ ——弹性系数；

b ——阻尼系数;

$A (t)$ ——激励振动。

电气部分:

$C_{P}$ ——压电换能器电容;

R ——外部负载;

k ——机电耦合系数。

图 3 基于振动的压电能量收集器的等效电路

3.3.2

共振频率 resonant frequency

$f_{r}$

使能量收集器产生最大输出功率的激励振动的最低频率，见公式（2）。

f_{r} = \frac{1}{2 π} \frac{k _{sp}}{m} \dots (2)

式中：

$f_{r}$ ——共振频率；

$k_{s p}$ ——弹性系数；

m——有效质量。

3.3.3

带宽 bandwidth

$f_{BW}$

输出功率大于或等于规定值的频率间隔。

3.3.4

开路电压 open circuit voltage

$V_{0}$

当能量收集器未连接外部负载时，相对于能量收集器参考节点的电势差。

3.3.5

输出功率 output power

传输到能量收集器外部负载的电功率。

3.3.6

输出电流 output current

流经能量收集器外部负载的电流。

3.3.7

最佳负载 optimal load

$R_{opt}$

使能量收集器输出最大功率的外部负载值。

3.3.8

稳定时间 settling time

在瞬态响应中，被测输出信号从产生至稳定到规定值所需的时间。

3.3.9

温度范围 temperature range

能量收集器的性能参数可超出规定允差范围但不会发生永久性损坏的工作温度区间。

注：温度是通过测量能量收集器外壳得到的。

3.3.10

输入振动 input vibration

能量收集器的性能参数可超出规定允差范围但不会发生永久性损坏的振动加速度范围。

注：激励振动加速度是通过测量能量收集器外壳得到的。

4 基本额定值和性能参数

4.1 标识和类型

按以下顺序对振动能量收集器进行标记，标识应持久、清晰：

a）生产日期；

b）制造商名称或商标；

c）端子标识（可选）；
d）序列号；
e）工厂标识码（可选）。

4.2 极限值和工作条件

宜列出如表 1 所示的规格和性能参数。制造商应明确说明基于振动的压电能量收集器的工作条件及其极限值。极限值是保证基于振动的压电能量收集器发电工作时不受损坏的最大激励振动。

表 1 基于振动的压电能量收集器的规格参数（示例）

参数	符号	最小值	最大值	单位	测试条件
性能参数名称	×	×	×	×	×
注:“×”制造商应给出具体参数。

表 1 中提供的信息如下:

——参数：性能参数的名称；
——符号：参数的符号；
——最小值：参数的最小值；
——最大值：参数的最大值；
——单位：参数的单位；
——测试条件：规定的评价条件。

4.3 附加信息

宜提供一些附加信息，如等效电路（共振频率、内阻、频率响应、输出电压和功率等）、操作注意事项、物理信息（外形尺寸、端子、附件、装配指南等）、封装信息、PCB接口和安装信息以及其他信息。

5 测试方法

5.1 通则

基于振动的压电能量收集器的一般测试步骤如图 4 所示。将被测件安装到测试夹具上，使用电压表、电流表和 LCR 表测试其性能参数。为了准确测试和表征被测件的参数，宜使用超高阻抗的仪表。

在将被测件安装到测试夹具之前，应校准电压表、电流表和 LCR 表。校准完成后，将测试线缆连接到与激振器固联的测试夹具上。安装被测件，启动激振器，读取输出电压、电流参数，以及由加速度计测得的激励振动参数。

注：将被测件安装在激振器上后，使用仪表或等同设备测量电气性能。若测量合格，则进行温度范围内的温度循环和不同振动条件下的机械失效的可靠性试验，以供商业使用。

flowchart

graph TD
  A["开始"] --> B["电气性能"]
  B --> C["输出电压"]
  B --> D["输出功率"]
  B --> E["最佳负载"]
  B --> F["最大输出功率"]
  B --> G["可靠性"]
  G --> H["温度范围"]
  G --> I["相对湿度范围"]
  G --> J["输入振动"]
  J --> K["结束"]
  L["共振频率"] --> B
  M["带宽"] --> B
  N["电容"] --> B

程序	章条号	程序	章条号
开始	—	最佳负载	3.3.7 和 5.2.9
电气性能	—	最大输出功率	5.2.10
共振频率	3.3.2 和 5.2.3	可靠性	—
带宽	3.3.3 和 5.2.4	温度范围	5.3.2
电容	3.2.5 和 5.2.2	输入振动	3.3.10 和 5.3.4
输出电压	3.3.4 和 5.2.6	相对湿度范围	5.3.3
输出功率	3.3.5 和 5.2.8

图 4 基于振动的压电能量收集器的测试步骤

5.2 电气性能

5.2.1 测试步骤

基于振动的压电能量收集器电气性能的测试装置如图 5 所示。为测量基于振动的压电能量收集器的电气性能，被测件应安装在激振器上。当对被测件施加具有规定加速度的持续振动时，测量外部负载上的输出电压或电流。

按照以下步骤进行测试:

a）将规定的振动施加到能量收集器；
b）使用电压/电流表测量外部负载两端的电压/电流；
c）通过调整功率放大器的放大倍数，测量不同振动加速度条件下的被测件输出电压和电流；
d）通过测量不同外部负载下的最大电压和电流，获得最佳负载。

flowchart

graph TD
  A["函数发生器"] --> B["功率放大器"]
  B --> C["被测件"]
  C --> D["端子"]
  D --> E["电容A"]
  D --> F["电容V"]
  C --> G["激振器"]
  G --> H["R"]
  H --> I["电感A"]
  H --> J["电感V"]

监测组件和仪表:

设备及其用途:

被测件——能量收集器；

函数发生器——为功率放大器提供规定频率的电信号；

电压表（V）——测量外部负载两端的电压；

功率放大器——为激振器提供规定水平的电功率；

电流表（A）——测量通过外部负载的电流；

激振器——为被测件提供规定水平和频率的机械振动。

外部负载（R）——具有规定阻抗值的负载。

图 5 基于振动的压电能量收集器的电气性能测试装置

5.2.2 电容

在规定频率和电压下测量能量收集器两个端子之间的电容。测试前应对 LCR 表进行校准，以消除 LCR 表、线缆和连接器中的系统误差。将被测件连接到 LCR 表，测得其电容值。测量电容时，应记录规定的测量频率和电压。

5.2.3 共振频率

共振频率是使能量收集器产生最大输出功率时测得的频率，通常以赫兹（Hz）表示。能量收集器频率响应曲线示意图如图6所示。测量共振频率时，应记录规定的测量加速度和外部负载。

bar-line hybrid chart

频率 (Hz)	输出电压 (V)	输出功率 (μW)
510	0.0	0.0
515	0.0	0.0
520	0.0	0.0
525	0.2	0.1
530	1.3	0.4
535	0.2	0.1
540	0.0	0.0
545	0.0	0.0

图 6 基于振动的压电能量收集器的频率响应曲线示意图

5.2.4 带宽

带宽是能量收集器输出达到规定输出功率的工作频率范围。它是频率响应曲线（图6）中规定输出功率值对应的上截止频率和下截止频率之间的范围，通常以 $Hz$ 表示，见公式（3）。

f_{BW} = f_{upper(specified)} - f_{lower(specified)} \dots (3)

式中：

$f_{B W}$ ——带宽；

$f_{u pp er (s p ec i f i e d)}$ ——上截止频率；

$f_{l o w er (s p ec i f i e d)}$ ——下截止频率。

带宽由测得的输出功率（或电压）决定。当测量输出达到规定值时，确定上截止频率和下截止频率。

5.2.5 开路电压

开路电压是指在没有外部负载的情况下，在能量收集器端子上测得的电压。测量开路电压时，应记录电压表的输入阻抗。

5.2.6 输出电压

输出电压是在规定外部负载和激励振动条件下，从能量收集器端子上测得的电压的有效值。输出电压是外部负载阻值的函数，其随外部负载变化的曲线示意图如图7所示。开路电压是当没有外部负载连接至能量收集器的端子时，在规定激励振动下所测得的电压的有效值。

line chart

外部负载 (MΩ)	输出电压 (V)
0	0.0
1	0.7
2	1.3
3	1.6
4	1.7
5	1.8
6	1.85
7	1.9
8	1.92
9	1.93
10	1.94

图 7 基于振动的压电能量收集器输出电压随外部负载变化的曲线示意图

5.2.7 输出电流

输出电流是在规定的外部负载和激励振动条件下，测得的流经外部负载的电流。能量收集器输出电流与输出电压的函数关系示意图如图8所示。短路电流是当能量收集器两端子短路时测得的输出电流的有效值。

line chart

输出电压 (V)	输出电流 (μA)
0.0	0.85
0.2	0.84
0.4	0.82
0.6	0.78
0.8	0.72
1.0	0.65
1.2	0.55
1.4	0.45
1.6	0.35
1.8	0.25
2.0	0.20

图 8 基于振动的压电能量收集器输出电流随输出电压变化的曲线示意图

5.2.8 输出功率

输出功率由能量收集器输出电压和电流的有效值计算得出，单位为瓦（W），见公式（4）。

P = I V \dots\dots (4)

式中：

P——输出功率;

I ——输出电流有效值;

V——输出电压有效值。

输出功率与能量收集器外部负载的函数关系示意图如图 9 所示。

line chart

外部负载 (MΩ)	输出功率 (μW)
0	0.0
1	0.3
2	0.41
3	0.38
4	0.32
5	0.28
6	0.25
7	0.22
8	0.20
9	0.18
10	0.17

图 9 基于振动的压电能量收集器输出功率随外部负载变化曲线示意图

5.2.9 最佳负载阻抗

使能量收集器的输出功率最大时的外部负载值。

5.2.10 最大输出功率

最大输出功率是在规定的最大输入振动下，从能量收集器测得的输出功率的最大值。输入振动在5.3.4中规定。输出功率/输出电压与输入振动的函数关系示意图如图10所示。

line chart

激励振动 (g)	输出电压 (V)	输出功率 (μW)
0.0	0.0	0.0
0.1	0.5	0.2
0.2	1.0	0.5
0.3	1.5	0.8
0.4	2.0	1.2
0.5	2.5	1.6

图 10 基于振动的压电能量收集器输出功率和输出电压随输入振动变化的曲线示意图

5.2.11 稳定时间

稳定时间是从施加激励起到输出电压达到稳定状态的弛豫时间。它是在瞬态响应中，测得的输出电压达到规定值所需的时间，通常以秒（s）表示。输出电压随时间变化的瞬态响应曲线示意图如图11所示。稳定时间受能量收集器的封装状态影响。

line chart

时间 (s)	输出电压 (V)
0.0	0.0
0.05	-0.5
0.1	0.5
0.15	-0.5
0.2	0.5
0.25	-0.5
0.3	0.5

图 11 基于振动的压电能量收集器的输出电压对激励的瞬态响应示意图

阻尼比（ $ς$ ）可在测量稳定时间之后由激励振动频率（f）和稳定时间（ $τ$ ）计算得出，见公式（5）。

ς = \frac{1}{2 π τ f} \dots\dots (5)

式中：

$ς$ ——阻尼比；

$τ$ ——稳定时间；

f——激励振动频率。

阻尼系数应按公式（6）计算得出：

b = 2 ς m k_{sp} \dots\dots (6)

式中:

b——阻尼系数。

5.3 可靠性

5.3.1 试验步骤

用于评估基于振动的压电能量收集器可靠性的试验装置如图 12 所示。当对被测件施加连续激励振动时，通过外部负载测量输出电压或电流。

为了评估器件可靠性，执行以下试验步骤：

a）使能量收集器产生振动；
b）通过仪表测量能量收集器的输出电压或电流。

flowchart

graph TD
  A["函数发生器"] --> B["功率放大器"]
  B --> C["温控环境室"]
  C --> D["被测件"]
  D --> E["激振器"]
  E --> F["温度控制器"]
  F --> G["A"]
  G --> H["V"]
  H --> I["反馈信号"]

用于监测的组件和仪表：

被测件——能量收集器；

电压表（V）——测量外部负载两端的电压；

电流表（A）——测量通过外部负载的电流。

设备及其用途：

函数发生器——为功率放大器提供规定频率的电信号；

功率放大器——为激振器提供规定水平的电力；

激振器——为被测件提供规定水平和频率的机械振动；

温控环境室——保持被测件的规定温度值。

图 12 用于评估基于振动的压电能量收集器的可靠性的试验装置图

5.3.2 温度范围

通过低温/高温温度循环试验来评估器件的可靠性。宜根据被测件使用情况确定此温度范围。首先，在温度循环试验箱中进行试验，然后将试验后的能量收集器放入温度试验箱中，使用仪表监测其性能参数。

按照 IEC 60749-5:2017 规定的方法进行试验。

5.3.3 相对湿度范围

通过低/高湿度试验来评估器件的可靠性。宜根据被测件使用情况确定此湿度范围。试验在特定温

度的湿度循环试验箱中进行，使用仪表监测其性能参数。

按照 IEC 60749-5:2017 规定的方法进行试验。

5.3.4 输入振动

通过高输入振动来评估器件的可靠性。宜根据被测件使用情况确定此振动范围。首先，进行具有不同加速度的激励振动的循环试验，其次，将试验后能量收集器安装在激振器上，使用仪表监测其性能参数。

按照 GB/T 4937.12-2018 规定的方法进行试验。

附录 A

(资料性)

压电模式

A. 1 $d_{33}$ 模式

压电换能器在与施加到压电薄膜的感应应变或应力相同的方向上产生电场。 $d_{33}$ 模式压电薄膜的电极位于薄膜的顶部或底部侧，形状像梳状电极。这种结构对激励振动敏感，并且由于低电容而具有高输出电压。

$d_{33}$ 模式如图 A.1 a）所示。

A. 2 $d_{31}$ 模式

压电换能器在垂直于施加到压电薄膜的感应应变或应力的方向上产生电场。 $d_{31}$ 模式压电薄膜的电极位于薄膜的顶部和底部侧。 $d_{31}$ 模式广泛用于制造能量收集器。

$d_{31}$ 模式如图 A.1 b）所示。

text_image

电极电场 Silicon 硅 Induced strain 诱导应变 Induced strain 诱导应变压电层

a） $d_{33}$ 模式

text_image

电极电场 Silicon 硅 Induced strain 诱导应变 Induced strain 诱导应变压电层

b） $d_{31}$ 模式
图 A.1 基于振动梁的能量收集器的压电模式

参考文献

[1] GB/T 1805—2021《弹簧术语》
[2] IEC 60749-10, Semiconductor devices – Mechanical and climatic test methods – Part 10: Mechanical shock
[3] IEC 62047-5:2011, Semiconductor devices - Micro-electromechanical devices – Part 5: RF MEMS switches
[4] IEC 62047-7:2011, Semiconductor devices - Micro-electromechanical devices – Part 7: MEMS BAW filter and duplexer for radio frequency control and selection
[5] S. Roundy, P.K. Wright and J. Rabaey, Energy Scavenging for Wireless Sensor Networks with Special Focus on Vibrations, Kluwer Academic Press, 2003

频率 (Hz)	输出电压 (V)	输出功率 (μW)
510	0.0	0.0
515	0.0	0.0
520	0.0	0.0
525	0.2	0.1
530	1.3	0.4
535	0.2	0.1
540	0.0	0.0
545	0.0	0.0

频率 (Hz)	输出电压 (V)	输出功率 (μW)
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IEC62830-1

半导体器件 能量收集和产生半导体器件 第 1 部分：基于振动的压电能量收集器

Semiconductor devices—Semiconductor devices for energy harvesting and generation—Part1: Vibration based piezoelectric energy harvesting

目次

前言

引言

半导体器件 能量收集和产生半导体器件 第 1 部分：基于振动的压电能量收集器

1 范围

2 规范性引用文件

3 术语和定义

3.1 一般术语

3.1.3

3.1.4

3.1.5

3.1.6

3.2 压电换能器术语

3.2.1

3.2.2

3.2.3

3.2.4

3.2.5

3.3 性能参数

3.3.1

等效电路 equivalent circuit

3.3.2

4 基本额定值和性能参数

4.1 标识和类型

4.2 极限值和工作条件

4.3 附加信息

5 测试方法

5.1 通则

5.2 电气性能

5.2.1 测试步骤

5.2.2 电容

5.2.3 共振频率

5.2.4 带宽

5.2.5 开路电压

5.2.6 输出电压

5.2.7 输出电流

5.2.8 输出功率

5.2.9 最佳负载阻抗

5.2.10 最大输出功率

5.2.11 稳定时间

5.3 可靠性

5.3.1 试验步骤

5.3.2 温度范围

5.3.3 相对湿度范围

5.3.4 输入振动

附录 A

(资料性)

压电模式

A. 1 d33​ 模式

A. 2 d31​ 模式

参考文献

半导体器件能量收集和产生半导体器件第 1 部分：基于振动的压电能量收集器

半导体器件能量收集和产生半导体器件第 1 部分：基于振动的压电能量收集器

A. 1 $d_{33}$ 模式

A. 2 $d_{31}$ 模式

频率 (Hz)	输出电压 (V)	输出功率 (μW)
510	0.0	0.0
515	0.0	0.0
520	0.0	0.0
525	0.2	0.1
530	1.3	0.4
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