在考虑最大输出功率时,输人振动的频率ω和幅度zO是最主要的参数。这些参数由振动源产生。接下来,质量块m和机械品质因数Qm必须最大化,因为Pm呕随着它们成比例增加。注意到,当忽略寄生阻尼的影响时,非物理性结果可以从式(9.7)中获得。也就是说,当Qm无限大时,输出功率也是无限大。 OPA2228U在这个案例中,如果违反一些物理约束,例如最大允许位移,式(9.7)将不成立。

   实际上,电机械换能器不仅可用作单纯的耗散元件,而且还表现出一定反应性(Ⅱactive)或电感(hductive)行为。此外,它还具有非线性特性。如果不考虑非线性效应,式(9.7)中给出的表达式表示可获得的输出功率的理论极限。如下一节所示,达到这一理论极限需要合理的设计。

   ・静电式换能

   静电式换能是基于一个电容方式,其中一个可动电极通过质量块代替。对于线性负载的电路,只要电容器由于外部的电压,。或者内置的电荷Q0(基于器件的电介质)而产生偏置,可动电极的运动就会产生一个电能量:MEMS静电能量采集器通常被做在梳齿驱动结构中,例如图9.14中描述[37]。允许每个单元质量块的偏移引起大的电容变化。图9,14显示的器件用两片晶圆的堆叠实现。第一个晶圆包括电极化源,由电介质组成,换言之,就是一个永磁体的静电等价物。第二个包含可变电容的晶圆键合到第一个晶圆上。当前,工艺的不断发展来解决剩下的技术问题,主要是电介质的时间稳定性。可以预测的是当加速度的范围是101n/s2时,完全成熟的器件产生的输出功率可以达到数十个uW。