伴随着微型机械系统技术(MEMS)、无线传感技术的进步,大批的低功耗器件投入生产,压电能量采集器作为供能元件得到广泛的研究。人类生活生产中常见振动源频率为20 Hz-200 Hz。对于谐振式压电能量采集器,当其频率与振动源频率匹配时,输出性能最佳。现今大多数压电能量采集器具有频率高、输出功率体密度低、结构稳定性差等缺点,限制了其在实际中的应用。本论文通过优化压电能量采集器的设计、制备等过程获得低频高性能的器件,以实现低功耗设备自供电。本论文的主要研究内容如下:1、设计了三种基于键合技术的悬臂梁结构压电能量采集器。通过理论分析、仿真及实验过程,优化器件设计参数。使用弹性更好的磷(铍)青铜作为支撑层材料,并减薄复合梁厚度及额外添加质量块等方式降低器件谐振频率。通过对全覆盖与部分覆盖压电功能层的悬臂梁结构器件的谐振频率、最佳匹配电阻、输出功率等性能进行仿真比较。结果表明部分覆盖压电功能层悬臂梁结构的器件综合性能更优异。2、提出了基于硅片、磷青铜片和PZT压电体材键合工艺的中孔悬臂梁结构压电能量采集器的设计方案。该器件具备低频特性,通过测试,其一阶谐振频率约为35 Hz。当激励加速度达到1.5 g时,其最大开路电压为15.7 V,最大输出功率为216.66μW,此时电流为170μA,最佳匹配电阻为60 kΩ,最大输出功率体密度为1713.58μW/cm3。通过对器件的稳定性测试,结果表明器件结构稳定性良好。3、提出了基于铍青铜片和PZT压电体材键合工艺的全覆盖压电功能层悬臂梁结构压电能量采集器的设计方案。其具有制备工艺简单、输出性能优异的优点。经测试,在激励加速度3 g条件下该器件的一阶谐振频率约为171Hz,最大开路电压为17.8 V,最大输出功率为196.1μW,最佳匹配电阻为60kΩ。且其最大输出功率体密度为18235.26μW/cm~3,性能优异。4、提出了基于铍青铜片和PZT压电体材键合工艺的部分覆盖压电功能层悬臂梁结构压电能量采集器的设计方案。其具有谐振频率低、输出性能优异、结构稳定性优良等优点。经测试,在激励加速度0.7 g条件下该器件的一阶谐振频率约为65 Hz,最大开路电压为29.1 V,最大输出功率为79.4μW,最佳匹配电阻为400 kΩ,最大输出功率体密度为16533.4μW/cm~3。通过对器件的稳定性测试,表明器件结构稳定性良好。