寄生容量を低減するエレクトレット発電器用電極構造

出典: BeansCM

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環境応用デバイス マイクロエネルギー 環境発電 振動
機能・製作用要素 機能要素 電気要素
機能・製作用要素 機能要素 アクチュエータ・トランスデューサ要素 発電要素


目次

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エレクトレット発電器の発電出力は,寄生容量によって大きく影響を受ける.寄生容量の主たる要因は,図1に示すようなエレクトレットと対向する 電極基板の平行線路間の容量であり,これを低減する必要がある.平行線路間の静電容量の解析解から,電極幅,電極間のギャップなどの最適化では 寄生容量の低減が難しいことが得られたので,基板の等価的な誘電率を低減させることで寄生容量の低減を図るため, パリレン埋込み技術により形成されたハニカム構造上に電極を配置するエレクトレット発電器の電極構造を提案した.

図1 エレクトレット発電器に用いられる対向電極基板

構造

図2に寄生容量を低減する電極構造の概念図を示す.電極下部にパリレン樹脂を用いたハニカム構造を形成することによって,パリレンの低い誘電率と 大きな空隙率を利用して,基板の等価的な比誘電率を2以下にできる.図3にMEMS技術を用いた製作プロセスを示す.まず,シリコン基板に幅20um, 深さ350umのトレンチをDRIEを用いて形成する.次にparylene-Cを成膜し,エッチング穴の空いた金属電極をその上部に形成する.最後にXeF2により parylene-Cの側壁で囲まれたSi基板をエッチングし,payrlene-Cのハニカム構造を形成する.

図2 ハニカム電極構造の概念図
図3 製作プロセス

特性・性能・評価

図4に試作された電極構造を示す.このような構造により,等価的な比誘電率として1.7を実現することが可能である.

図4 試作電極構造

文献情報,参考文献

[1] Chen, R., and Suzuki, Y., “Metal-On-Nothing Electrodes for Reducing Parasitic Capacitance in Electret Energy Harvesting Devices,” Proc. 12th Int. Workshop on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications (PowerMEMS 2012), Atlanta, (2012), pp. 121-124.

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