JP7217507B2 - power generator, energy harvesting device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、発電装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to power generators.
光、熱、振動などの再生可能エネルギー(環境エネルギーともいう)を有効活用するために、環境発電素子(エネルギーハーベスト素子とも称される)の開発が進められている。 In order to make effective use of renewable energy (also called environmental energy) such as light, heat, and vibration, energy harvesting elements (also called energy harvesting elements) are being developed.
環境発電素子のひとつとして、環境振動により発電する振動発電装置がある。図1は、従来のエレクトレット発電装置を備える発電システムのブロック図である。エレクトレット発電装置10は、エレクトレット電極12と、対向する金属電極14のペアで構成される。エレクトレット電極12は、強い誘電性を有する絶縁体に電界を印加し、その結果生ずる恒久的あるいは半恒久的な電気分極により帯電が保たれる物質である。エレクトレット電極12と金属電極14は相対的に変位可能である。図1では、エレクトレット電極12が固定電極、金属電極14が可動電極であり、金属電極14にはバネ16が取り付けられ、図中、矢印の方向に振動可能となっている。
As one of the energy harvesting elements, there is a vibration power generating device that generates power by environmental vibration. FIG. 1 is a block diagram of a power generation system including a conventional electret power generation device. The electret
エレクトレット電極12と金属電極14が正対していると、静電誘導により金属電極14にエレクトレット電極12と同量の逆極性の誘導電荷が蓄えられる。振動によって、エレクトレット電極12と金属電極14のオーバーラップ面積が変化すると、それに応じた電気信号を外部に取り出すことができる。
When the
電源管理回路20は、エレクトレット発電装置10から出力される電荷を整流、平滑化し、負荷30に供給する。
The
本発明者らは従来のエレクトレット発電装置10について検討した結果、いくつかの課題を認識するに至った。
As a result of examining the conventional electret
図1のエレクトレット発電装置10の最大発電出力は、固定電極であるエレクトレットの表面電荷密度の2乗に比例する。表面電荷密度を高めるには、エレクトレットの材料、形成方法、帯電方法を最適化するなどのアプローチを取りうる。
The maximum power generation output of the electret
ところが、エレクトレット発電装置10の可動電極をMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術で作成する場合、エレクトレットの製造プロセスとMEMS構造作成プロセスが混在することになり、エレクトレットの材料選択、製造方法、帯電方法がMEMS構造によって制約され、固定電荷密度を高めることが難しい場合もある。また、エレクトレットの製膜後に、それを帯電させる工程において、高電圧を印加する必要があり、MEMS構造も、このような高電圧に耐えうるものとしなければならず、設計に少なからず制約が生ずる。
However, when the movable electrode of the electret
本発明はかかる状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、従来のエレクトレット発電装置の問題の少なくともひとつを解決可能な発電装置の提供にある。 The present invention has been made in this context, and one exemplary object of some aspects thereof is to provide a power generator that can solve at least one of the problems of conventional electret power generators.
本発明のある態様は発電装置に関する。発電装置は、エレクトレットと、エレクトレットを支持し、または対向配置される第1電極と、第1電極と電気的に接続される第2電極と、第2電極と対向配置される第3電極と、を備え、第2電極と第3電極が相対的に変位可能に構成される。 One aspect of the present invention relates to a power generator. The power generation device includes an electret, a first electrode that supports or faces the electret, a second electrode that is electrically connected to the first electrode, a third electrode that faces the second electrode, , wherein the second electrode and the third electrode are configured to be displaceable relative to each other.
本発明のある態様によれば、従来のエレクトレット発電装置の問題の少なくともひとつを解決できる。 According to one aspect of the present invention, at least one of the problems of conventional electret power generators can be overcome.
(実施の形態の概要)
本明細書の一実施の形態には、発電装置が開示される。この発電装置は、エレクトレットと、エレクトレットを支持し、または対向配置される第1電極と、第1電極と電気的に接続される第2電極と、第2電極との間に静電容量を形成する第3電極と、を備え、第2電極と第3電極が形成する静電容量が可変に構成される。
(Overview of Embodiment)
An embodiment of the present specification discloses a power generation device. This power generation device forms a capacitance between the electret, a first electrode that supports or faces the electret, a second electrode that is electrically connected to the first electrode, and the second electrode. and a third electrode, wherein the capacitance formed by the second electrode and the third electrode is configured to be variable.
エレクトレットに生ずる固定電荷を-Qとするとき、第1電極には、逆極性の誘導電荷+Qが発生する。第1電極と第2電極の電荷保存の法則から、第2電極には-Qの電荷が発生する。第2電極と第3電極が形成する静電容量が変化することにより、第3電極に生ずる電荷が変化し、電力を取り出すことができる。 Assuming that the fixed charge generated in the electret is -Q, the induced charge +Q of opposite polarity is generated in the first electrode. A -Q charge is generated at the second electrode according to the law of conservation of charge between the first electrode and the second electrode. By changing the capacitance formed by the second electrode and the third electrode, the electric charge generated in the third electrode changes, and electric power can be extracted.
エレクトレットの面積は、第2電極の面積より大きくてもよい。これにより、第2電極の表面電荷密度を高めることができ、ひいては最大発電出力を高めることができる。 The area of the electret may be larger than the area of the second electrode. Thereby, the surface charge density of the second electrode can be increased, and the maximum power generation output can be increased.
エレクトレットと第1電極のペアが複数個、電気的に並列に接続されてもよい。これにより、エレクトレットの総面積を、ペアの個数に応じて設計できる。 A plurality of pairs of electrets and first electrodes may be electrically connected in parallel. Thereby, the total area of the electret can be designed according to the number of pairs.
エレクトレットと第1電極のペアは、積層されてもよい。これにより、パッケージ面積を増やすことなく、最大発電出力を増やすことができる。 The electret and first electrode pair may be stacked. As a result, the maximum power output can be increased without increasing the package area.
発電装置は、第2電極と第3電極を含む第1構造体とエレクトレットと第1電極を含む第2構造体とを備えてもよい。第2構造体は、第1構造体の上に積層されてもよい。第1構造体と第2構造体を個別に製造することにより、MEMSプロセスと、エレクトレットの製造プロセスを分離することができる。このことは、各製造プロセスや材料の選択が、互いに制約を受けないことを意味し、従来よりも高性能な発電装置の設計が可能となる。 The power generator may comprise a first structure including a second electrode and a third electrode, and a second structure including an electret and the first electrode. The second structure may be laminated on top of the first structure. By separately manufacturing the first structure and the second structure, the MEMS process and the electret manufacturing process can be separated. This means that each manufacturing process and selection of materials are not mutually restricted, making it possible to design a power generator with higher performance than before.
第2電極が固定され、第3電極が振動可能に支持されてもよい。 The second electrode may be fixed and the third electrode may be supported to vibrate.
(実施の形態)
以下、実施形態についていくつかの図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
(Embodiment)
Embodiments are described in detail below with reference to several drawings. In the following description, components having substantially the same functions and configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.
また図面に記載される各部材の寸法(厚み、長さ、幅など)は、理解の容易化のために適宜、拡大縮小されている場合がある。さらには複数の部材の寸法は、必ずしもそれらの大小関係を表しているとは限らず、図面上で、ある部材Aが、別の部材Bよりも厚く(長く)描かれていても、部材Aが部材Bよりも薄い(短い)こともあり得る。 Also, the dimensions (thickness, length, width, etc.) of each member shown in the drawings may be appropriately scaled for easier understanding. Furthermore, the dimensions of a plurality of members do not necessarily represent their size relationship. may be thinner (shorter) than member B.
図2は、実施の形態に係る発電装置100を模式的に示す図である。発電装置100は、エレクトレット102、第1電極104、第2電極106、第3電極108を備える。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the
エレクトレット102には、固定電荷-Q0が帯電している。エレクトレット102は第1電極104によって支持されている。第1電極104には、エレクトレット102の固定電荷-Q0に対応する誘導電荷+Q0が発生する。第2電極106は、第1電極104と電気的に接続される。電荷保存の法則により、第1電極104と第2電極106の総電荷量はゼロであるから、第2電極106の電荷量は-Q0である。
The
第3電極108は、第2電極106と対向配置され、静電容量Cvを形成する。第2電極106と第3電極108は、それらが形成する静電容量(以下、可変容量ともいう)Cvが、振動等の外力に応じて可変となるように構成される。第3電極108の電荷量Qは、可変容量Cvに応じて変化し、したがって出力端子110から電力を取り出すことができる。
A
図3(a)~(c)は、可変容量Cvの構成例を示す図である。図3(a)、(b)では、第2電極106と第3電極108の物理的な位置が、相対的に変位可能となっている。図3(a)では、第2電極106と第3電極108の少なくとも一方を、面内方向に変位可能とし、それらのオーバーラップする面積が可変である。図3(b)では、第2電極106と第3電極108の少なくとも一方を、面外方向(面直方向)に変位可能とし、それらの距離が可変となっている。
3A to 3C are diagrams showing configuration examples of the variable capacitor Cv. In FIGS. 3A and 3B, the physical positions of the
図3(c)では、第2電極106と第3電極108の間の空間の誘電率を、振動等の外力に応じて可変としてもよい。たとえば第2電極106と第3電極108の間に、誘電体109を挿入し、誘電体109を外力に応じて面内方向に変位可能としてもよい。
In FIG. 3C, the dielectric constant of the space between the
なお、可変容量Cvの構成は図3(a)~(c)に限定されない。 Note that the configuration of the variable capacitor Cv is not limited to that shown in FIGS. 3(a) to 3(c).
図4は、図2の発電装置100の等価回路図である。第2電極106と第3電極108が可変容量Cvを形成するのに対して、エレクトレット102と第1電極104は、固定的な静電容量(以下、固定容量)Cfを形成するものとみなすことができる。すなわち、発電装置100は、エレクトレット102を含む固定容量Cfと、可変容量Cvの直列接続と把握することができる。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the
以上が発電装置100の基本構成である。続いてその動作原理を説明する。図5(a)、(b)は、図2の発電装置100の動作を説明する図である。ここでは図3(a)に示すように、第2電極106が固定電極であり、第3電極108が面内方向に変位する可動電極とする。
The above is the basic configuration of the
図5(a)は第3電極108の変位量がゼロの状態を、図5(b)は第3電極108が面内方向にΔx変位した状態を示す。図5(a)に示すように、エレクトレット102に固定電荷-Q0が帯電するとき、第2電極106にも同じ誘導電荷-Q0が現れ、これは実質的に一定とみなすことができ、擬似的な固定電荷として扱うことができる。第3電極108には、第2電極106の擬似的な固定電荷-Q0に対応する誘導電荷+Qが現れる。変位量Δx=0のとき、第2電極106に現れる誘導電荷Qは、Q0と等しい。
FIG. 5(a) shows a state in which the amount of displacement of the
図5(b)に示すように第3電極108がX方向に変位すると、第2電極106と第3電極108のオーバーラップする面積が変化し、可変容量Cvが変化する。その結果、第2電極106の電荷Qが変化し、出力端子110から電力として取り出すことができる。
As shown in FIG. 5B, when the
以上が発電装置100の動作である。続いて発電装置100の利点を説明する。
The above is the operation of the
発電装置100の第1の利点は、第2電極106の電荷量が、第2電極106の面積に依存せずに、エレクトレット102に帯電する電荷量-Q0で決まる点である。このことは、可動部分(第3電極108)の面積を大きくしなくても、エレクトレット102の電荷量Q0を大きくすれば、最大発電出力を高めることができることを意味する。言い換えれば、第2電極106の面積を小さくして、固定電極側の電荷密度を高めることが可能である。
A first advantage of the
発電装置100の第2の利点は、エレクトレット102を含む固定容量Cfの部分と、MEMS構造を有する可変容量Cvの部分を分離可能であることである。これによりエレクトレット102の製造プロセスと、MEMS構造の製造プロセスを分離することができ、それぞれのプロセスを、他方のプロセスの影響を受けずに最適化することができる。例えば従来では、MEMS構造は、エレクトレットを帯電させるために印加される高電圧に耐えうるように設計する必要があったが、2つの部分を分離することにより、そのような制約から開放される。また、エレクトレット102の製膜プロセスについても、MEMS構造から制約を受けなくなるため、従来よりも材料選択、製膜方法、帯電方法の選択の自由度が高まり、性能向上に資することとなる。
A second advantage of the
本発明は、図2の断面図や図4の等価回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や変形例を説明する。 The present invention extends to various devices and circuits grasped as the cross-sectional view of FIG. 2 and the equivalent circuit diagram of FIG. 4, or derived from the above description, and is not limited to a specific configuration. Hereinafter, more specific configuration examples and modified examples will be described not for narrowing the scope of the present invention, but for helping to understand the essence of the invention and circuit operation and clarifying them.
図6は、一実施例に係る発電装置100Aの等価回路図である。発電装置100Aは、エレクトレット102と第1電極104からなる固定容量Cfを複数N個(N≧2)備え、それらが電気的に並列に接続される。
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the
固定容量Cf1~CfNそれぞれの電荷量をQ1~QNとする。このとき第2電極106に生ずる擬似的な固定電荷は、Q1+Q2+・・・QN=ΣQiとなる。図4の発電装置100と第2電極106の面積が等しい場合、表面電荷密度を高めることができる。なお、固定容量Cf1~CfNの個数を増やすことは、単純にエレクトレット102の総面積が増えるだけであるから、製造上の困難性はない。
Let Q 1 to Q N be the charge amounts of the fixed capacitors Cf1 to CfN, respectively. The pseudo fixed charge generated at the
図7は、図6の発電装置の第1の構成例(100B)を示す断面図である。図7において、複数の固定容量Cf1~CfNは積層される。これにより、実効的な面積(フットプリント)を維持したまま、第2電極106の表面電荷密度を高めることができる。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a first configuration example (100B) of the power generator of FIG. In FIG. 7, a plurality of fixed capacitors Cf1-CfN are stacked. Thereby, the surface charge density of the
可変容量Cvを含む部分(第1構造体)120と、複数の固定容量Cf1~CfNを含む部分(第2構造体)122は、別々のチップとして構成してもよい。これにより、2つの製造プロセスを完全に分離することができる。 A portion (first structure) 120 including the variable capacitor Cv and a portion (second structure) 122 including a plurality of fixed capacitors Cf1 to CfN may be configured as separate chips. This allows the two manufacturing processes to be completely separated.
なお、第1構造体120と第2構造体122は、別々のパッケージに分離してもよいし、ひとつのパッケージに隣接して収容してもよい。
Note that the
図8は、図6の発電装置の第2の構成例(100C)を示す断面図である。図8では、図7の第1構造体120と第2構造体122が積層されている。これにより、図7に比べてさらにデバイスのフットプリントを小さくできる。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a second configuration example (100C) of the power generator of FIG. In FIG. 8, the
図9は、発電装置を備えるエネルギーハーベストデバイス200の断面図である。エネルギーハーベストデバイス200は、発電装置100Dに加えて、電源管理回路210、さらには負荷回路220を備える。発電装置100Dは、図8と同様に、第1構造体120と第2構造体122の積層構造を有する。第1構造体120は、半導体基板130上に構成される。半導体基板130には、さまざまな回路を集積化することができる。好ましくは半導体基板130に、発電装置100Dの出力電力を負荷回路220に中継する電源管理回路210を集積化するとよい。
FIG. 9 is a cross-sectional view of an
第1構造体120は、半導体基板130上にMEMSプロセスを利用して形成される。第2電極106は、半導体基板130上に固定的に形成される。第1構造体120は、第3電極108に加えて、ばね134と、錘136を備える。ばね134は、錘136を水平方向に振動可能に支持する。発電装置100Dの最大発電出力は、錘136の質量に比例するため、錘136は高密度な金属で形成するとよい。たとえば錘136は、金(Au)を用いることができる。錘136を導電性の高い金属で構成する場合、錘136が第3電極108を兼ねることができる。錘136として非金属、あるいは導電性の低い金属を選択した場合、錘136の面上に、第2電極106と対向して第3電極108を形成するとよい。
A
第1構造体120のMEMS製造プロセスは、特に限定されず、公知の、あるいは将来利用可能な技術を用いることができるが、たとえば非特許文献1に記載の技術を用いてもよい。
The MEMS manufacturing process of the
第1構造体120の上には、第2構造体122が搭載される。第2構造体122は、半導体基板130および第1構造体120とは独立に製造した後に、第2構造体122の上に実装される。
A
上述のように、第2構造体122は積層されたN個の固定容量Cf1~CfNを含む。たとえば各固定容量Cfは、支持基板112の上に形成された第1電極104と、第1電極104の上に形成されたエレクトレット102を含む。複数の固定容量Cf1~CfNの電気的接続は、ポスト(ビアホール)114を介して行われる。
As described above, the
半導体基板130の上には、第2構造体122と隣接して負荷回路220を形成してもよい。たとえば負荷回路220は小型のセンサであり、図9では加速度センサが示される。加速度センサと第2構造体122は、類似の構造を有するため、共通の製造プロセスで形成することができ、特に集積化するメリットが大きいといえる。
A
(サンプルの作製および評価)
本発明者らは、図8の発電装置100Bのサンプル(符号300を付す)を作製し、その評価を行った。図10(a)~(c)は、作製した発電装置300を示す図である。
(Sample preparation and evaluation)
The present inventors produced a sample (denoted by reference numeral 300) of the
図10(a)は、発電装置100Bのサンプル(符号300を付す)の構造を示す。発電装置300は、第1構造体310および第2構造体320を備える。第1構造体310は、図7の第1構造体120に対応しており、櫛形の固定電極312、可動電極314およびバネ316を備える。第1構造体310はMEMSプロセスを用いて、Si半導体基板上に形成されている。
FIG. 10(a) shows the structure of a sample (labeled with reference numeral 300) of the
第2構造体320は、図7の第2構造体122に対応しており、オフチップエレクトレットと称される。作製したサンプルでは、図7における固定容量Cfの個数Nは1とした。第2構造体320は、エレクトレット層326および誘電体層328を2枚の導体322,324で挟み込む構造をとっている。エレクトレット層326の材料はCYTOP(登録商標)であり、厚みは10μmである。誘電体層328の材料はSU-8であり、厚みは400μmである。2枚の導体322,324は、N型の不純物をドープしたシリコンウェハである。ウェハの直径は4インチである。
The
第2構造体320の製造方法を説明する。上側の導体322にCYTOPをスピンコートにより塗布し、ベークを行う作業を繰り返し、上側の構造体を作製する。また、下側の導体324に、SU-8をスピンコートにより塗布し、アニールを行う作業を繰り返し、下側の構造体を作製する。そして、SU-8を加熱した状態で、CYTOPとSU-8を貼り合わせることで、それらを接着させた。
A method for manufacturing the
図10(b)は、図10(a)の発電装置300の等価回路を示す。CAは、誘電体層328の容量を表し、CMは、固定電極312と可動電極314とが形成する容量を表す。CP1~CP3は寄生容量を表しており、CP1は主として電極322とエレクトレット層326が形成する寄生容量を、CP2は容量CMと並列な寄生容量を表し、CP3は発電装置300の出力OUTと接地間の寄生容量を表す。
FIG. 10(b) shows an equivalent circuit of the
図10(c)は、より簡略化された等価回路を示す。図10(c)の容量CBは、図10(b)に示される容量の内、CA以外の容量CM,CP1,CP2,CP3の合成容量である。CAの設計値は350pF、CBの設計値は300~400pFである。 FIG. 10(c) shows a more simplified equivalent circuit. A capacitance C B in FIG. 10(c) is a combined capacitance of capacitances C M , C P1 , C P2 , and C P3 other than C A among the capacitances shown in FIG. 10( b). The design value of C A is 350 pF, and the design value of C B is 300-400 pF.
図11(a)~(c)は、作製した第1構造体310を示す図である。図11(a)は、第1構造体310の全体を示す。図11(b)は櫛形の電極部分を示す。
FIGS. 11A to 11C are diagrams showing the manufactured
図12(a)~(c)は、発電装置300の動作を説明する図である。振動が発生すると、容量CMが変化し、容量CBが変化する。図12(a)~(c)には、CB>CA、CB=CA、CB<CAの状態が示される。振動によって、図12(a)~(c)の状態を遷移することにより、交流の電力を取り出すことができる。
12(a) to (c) are diagrams for explaining the operation of the
図13は、発電装置300の発電特性の測定系400のブロック図である。振動発生器410は、第1構造体310に振動を与えて、固定電極312と可動電極314の間の容量CMを変化させる。発電装置300の出力端子には、負荷412として抵抗(抵抗値をRLOADとする)が接続される。ボルテージフォロア414は、ゲイン1のアンプであり、負荷412に発生する電圧を受け、オシロスコープ416に出力する。
FIG. 13 is a block diagram of a power generation
図14は、発電装置300の周波数特性を示す図である。負荷412としてRLOAD=10MΩの抵抗を用いている。振動発生器410により、加速度0.2Gの振動を発生し、周波数をスイープしている。この結果から、共振周波数が309Hzであることがわかる。
FIG. 14 is a diagram showing frequency characteristics of the
図15は、発電装置300の出力電圧の測定波形図である。実線(i)は、発電装置300の出力電圧の波形を示す。比較のために、第2構造体320を取り外したときの波形を破線(ii)で示す。加速度0.2G、周波数309Hzの入力振動を与え、RLOAD=10MΩの条件で測定した。第2構造体320の有無により、発電能力が大きく変化していることが確認できる。
FIG. 15 is a measured waveform diagram of the output voltage of the
図16(a)は、振動発生器410が発生する振動の振幅と、測定される電圧の振幅の関係を示す図である。振動の周波数は、共振周波数と等しい309Hz、負荷412は10MΩの抵抗である。
FIG. 16(a) is a diagram showing the relationship between the amplitude of vibration generated by the
図16(b)は、発電装置300の出力電力の負荷依存性を示す図である。横軸は負荷412の抵抗値RLOADを、縦軸は、発電装置300から取り出される電力Pを表す。電力Pは、V2/RLOADから計算できる。出力電力はRLOAD=10MΩ付近において最大となっている。
FIG. 16(b) is a diagram showing the load dependence of the output power of the
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。 The present invention has been described above based on the embodiments. It should be understood by those skilled in the art that this embodiment is merely an example, and that various modifications can be made to the combination of each component and each treatment process, and that such modifications are within the scope of the present invention. be. Such modifications will be described below.
(変形例1)
実施の形態では、エレクトレット102が第1電極104によって支持される構成としたが、その限りでなく、第1電極104とエレクトレット102は静電容量を形成すればよい。したがってエレクトレット102と第1電極104は対向配置されてもよい。
(Modification 1)
In the embodiment, the
(変形例2)
図9においてエネルギーハーベストデバイス200に集積化する負荷回路220は、加速度センサには限定されない。加速度センサに代えて、あるいはそれに加えて、照度センサ、温度センサなどを集積化してもよい。
(Modification 2)
The
(変形例3)
図9では、発電装置100D、電源管理回路210、負荷回路220をモジュール化したが、その限りでなく、発電装置100Dと電源管理回路210をモジュール化し、負荷回路220は外付けとしてもよい。この場合、エネルギーハーベストデバイスの汎用性を高めることができる。
(Modification 3)
In FIG. 9, the
100 発電装置
102 エレクトレット
104 第1電極
106 第2電極
108 第3電極
110 出力端子
112 支持基板
Cv 静電容量
120 第1構造体
122 第2構造体
130 半導体基板
132 電源管理回路
134 ばね
136 錘
200 エネルギーハーベストデバイス
210 電源管理回路
220 負荷回路
REFERENCE SIGNS
Claims (4)
前記エレクトレットを支持し、または対向配置される第1電極と、
前記第1電極と電気的に接続される第2電極と、
前記第2電極との間に静電容量を形成する第3電極と、
前記第2電極と前記第3電極を含む第1構造体と、
第2構造体と、
を備え、
前記第2電極と前記第3電極が形成する前記静電容量が可変に構成され、
前記第1構造体と前記第2構造体とは積層されており、
前記第2構造体は、前記エレクトレットと前記第1電極の複数個のペアを含み、前記エレクトレットと前記第1電極の複数個のペアは、電気的に並列に接続されるとともに、前記第1構造体と前記第2構造体との積層方向と同じ方向に積層され、前記エレクトレットの総面積は、前記第2電極の面積より大きい
発電装置。 electret and
a first electrode that supports or faces the electret;
a second electrode electrically connected to the first electrode;
a third electrode forming a capacitance between the second electrode;
a first structure including the second electrode and the third electrode;
a second structure;
with
The capacitance formed by the second electrode and the third electrode is configured to be variable,
The first structure and the second structure are laminated,
The second structure includes a plurality of pairs of the electret and the first electrode, the plurality of pairs of the electret and the first electrode being electrically connected in parallel and The electret is laminated in the same direction as the lamination direction of the body and the second structure, and the total area of the electret is larger than the area of the second electrode.
generator.
請求項1又は請求項2に記載の発電装置と、
前記半導体基板に形成され、前記発電装置の出力を負荷に供給する電源管理回路と、
を備え、
前記発電装置の前記第1構造体が、前記半導体基板の上に形成されており、
前記発電装置の前記第2構造体が、前記第1構造体の上に実装されていることを特徴とするエネルギーハーベストデバイス。 a semiconductor substrate;
A power generator according to claim 1 or claim 2 ;
a power management circuit formed on the semiconductor substrate for supplying the output of the power generation device to a load;
with
The first structure of the power generation device is formed on the semiconductor substrate,
The energy harvesting device, wherein the second structure of the power generator is mounted on the first structure.
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