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IEC 62830-4
Edition 1.0 2019-02
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Semiconductor devices – Semiconductor devices for energy harvesting and
generation –
Part 4: Test and evaluation methods for flexible piezoelectric energy harvesting
devices
Dispositifs à semiconducteurs – Dispositifs à semiconducteurs pour
récupération et production d’énergie –
Partie 4: Méthodes d’essai et d’appréciation pour les dispositifs de récupération
d’énergie piézoélectrique souples
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Semiconductor devices – Semiconductor devices for energy harvesting and
generation –
Part 4: Test and evaluation methods for flexible piezoelectric energy harvesting
devices
Dispositifs à semiconducteurs – Dispositifs à semiconducteurs pour
récupération et production d’énergie –
Partie 4: Méthodes d’essai et d’appréciation pour les dispositifs de récupération
d’énergie piézoélectrique souples
INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ISBN 978-2-8322-6609-0
ICS 31.080.99
– 2 – IEC 62830-4:2019 © IEC 2019
CONTENTS
FOREWORD . 4
1 Scope . 6
2 Normative references . 6
3 Terms and definitions . 6
3.1 General terms . 6
3.2 Piezoelectric transducer . 8
3.3 Characteristic parameters . 8
4 Essential ratings and characteristic parameters . 10
4.1 Limiting values and operating conditions . 10
4.2 Additional information . 11
5 Test method . 11
5.1 General . 11
5.2 Electrical characteristics . 12
5.2.1 Test procedure . 12
5.2.2 Capacitance . 13
5.2.3 Open circuit voltage . 14
5.2.4 Short circuit current . 14
5.2.5 Open circuit voltage with various induced strains . 15
5.2.6 Short circuit current with various induced strains . 15
5.2.7 Open circuit voltage with various induced frequencies . 16
5.2.8 Short circuit current with various induced frequencies. 17
5.2.9 Output load voltage . 18
5.2.10 Output current . 19
5.2.11 Output power . 19
5.2.12 Optimal load impedance . 20
5.2.13 Maximum output power . 20
5.2.14 Test procedure . 20
5.2.15 Temperature range . 21
5.2.16 Relative humidity range . 22
5.2.17 Input bending motion range . 22
5.2.18 Input stretching motion range . 22
5.2.19 Input twisting motion range . 22
Annex A (informative) Piezoelectric modes . 23
A.1 General . 23
A.2 d mode. 23
A.3 d mode. 23
Annex B (informative) Classification of flexible piezoelectric energy harvesters . 25
B.1 General . 25
B.2 Piezoelectric thin film with top and bottom electrodes (d mode). 25
B.3 Piezoelectric thin film with comb structured electrodes (d mode) . 25
B.4 Piezoelectric nano wire with top and bottom electrodes . 25
B.5 Flexible piezoelectric material with top and bottom electrodes . 25
Annex C (informative) Input motions . 27
C.1 Classification of strain motions. 27
C.2 Example of test method . 27
Annex D (informative) Electromechanical coupling . 29
D.1 Compliance and coupling coefficient relation. 29
D.2 Young’s modulus and coupling coefficient relation . 29
Bibliography . 30
Figure 1 – Flexible energy harvester using a flexible substrate with a piezoelectric film . 7
Figure 2 – Equivalent circuit of flexible piezoelectric energy harvester . 9
Figure 3 – Measurement procedure of flexible piezoelectric energy harvesters . 12
Figure 4 – Test setup for the electrical characteristics of a flexible piezoelectric energy
harvester . 13
Figure 5 – Open circuit voltage of a flexible piezoelectric energy harvester . 14
Figure 6 – Short circuit current of a flexible piezoelectric energy harvester . 14
Figure 7 – Open circuit voltage of the flexible piezoelectric energy harvester with
various induced strains . 15
Figure 8 – Short circuit current of the flexible piezoelectric energy harvester with
various induced strains . 16
Figure 9 – Open circuit voltage of the flexible piezoelectric energy harvester with
various induced frequencies . 17
Figure 10 – Short circuit current of the flexible piezoelectric energy harvester with
various induced frequencies . 18
Figure 11 – Output load voltages of flexible piezoelectric energy harvester at various
external loads . 19
Figure 12 – Output current of the flexible piezoelectric energy harvester at various
output voltages . 19
Figure 13 – Output power of the flexible piezoelectric energy harvester at various
external loads . 20
Figure 14 – Output power and voltage of the flexible piezoelectric energy harvester at
various input bendi
...