近年来随着微电子技术的发展,MEMS(微机电系统)器件在无线无源传感器网络,大型桥梁或房屋等建筑物的监测,生物植入与动物追踪等领域发展迅速。这些特殊的工作环境对MEMS器件的要求愈加严格,例如有体积小,寿命长,高能量密度等要求。微振动发电是将环境中广泛存在的机械能转化为可以收集利用的电能技术,微振动发电因绿色环保、无需定时更换等优点受到了广泛关注,具有重要的理论意义与应用需求。论文分析了近年来MEMS微振动器件的发展历程,详细介绍并分析了基于电磁,压电和静电式能量采集器的结构组成,发电原理,工作性能等特点。依据驻极体材料特性与极化原理,对FEP/THV/FEP薄膜的物理特性进行了深入研究,通过长期跟踪薄膜电位的变化提出了高效的极化方式,通过对现有采集结构优缺点的分析提出了基于多气隙结构的驻极体能量采集器,对该结构的发电原理做了细致讨论,并利用3D打印制作实验模型,对其输出特性进行系统测试,并与单气隙,双气隙结构的输出功率做了详细的比较。本论文得到的主要成果如下:(1)详细分析了MEMS微型振动采集器的理论模型,对三种结构不同的微振动静电拾振系统建立模型,对本论文提出的多气隙结构进行理论验证,利用电荷理论推导出不同结构的输出电压与电流,通过理论推导判断影响能量采集器输出的关键因素。(2)对本论文所用的FEP/THV/FEP复合驻极体薄膜的物理特性进行实验分析,对材料极化方式进行了系统的研究,通过对单层膜极化,对复合膜进行“电晕”、“热”、“热电晕”、“电晕+热”、“电晕+热+电晕”五种极化方式样品的长期观测研究,经观测发现经“电晕+热+电晕”极化后的样品性能最佳,在存储300h后,充电面和非充电面的值分别为-1400V和1476V,且样品表面电位分布均匀,通过对比得到了较为理想的极化方式。(3)设计并制作了基于双极性驻极体的多气隙能量采集器,利用两片驻极体薄膜来提高器件的转化效率与输出功率。器件结构采用多气隙对称谐振结构,驻极体薄膜被放置在有微型弹簧支撑的两个振动电极中间,以形成多个对称等效电容。测试结果表明,在振动频域30Hz~180Hz内,存在一个最大输出功率并以此为中心呈现单峰对称分布。当振动驱动力为0.5N时,电位2150V时,最大输出功率可达236.5μW,能量转换效率达473.0μW N-1。(4)对影响能量采集器输出的关键因素驱动力、表面电位和有效振动面积重点进行测试,实验结果与理论分析都表明,最大输出功率与振动驱动力、驻极体面积和电位及气隙数呈正相关性。并将单气隙,双气隙,四气隙三种结构的不同输出进行对比,得出四气隙能量采集器的输出最优的结论。对实验中出现的谐振频率进行研究,得出谐振频率随弹簧的压缩有着向高频方向漂移的趋势。