加速規為感測慣性運動的電子元件，藉由加速度運動能量轉換為相對比例的電子信號以感測慣性運動。加速規可分成壓阻式、電容式、壓電式。壓阻式加速規容易受到溫度影響而產生誤差；電容式加速規易受電磁干擾、量測頻寬窄且電容式電路不易製作；壓電式加速規則是具有精準度高、穩定性高、功耗低、結構簡單、高頻寬，且不需要外加激發電源及電荷放大器等優勢。其中壓電式又分為塊材型加速規及MEMS加速規，塊材式加速規其體積及重量過大，而MEMS加速規具有靈敏度高、性能均一、成本便宜及可批次生產等優點，因此後者較符合目前市場趨勢。

三軸加速規相對單軸加速規因其量測範圍廣泛，可以感測XYZ三軸的振動、傾斜度、旋轉度及方向，所以在市場上較具有商業價值，目前三軸加速規產品主要以電容式及含鉛塊材型的壓電式為主，由於電容式以及含鉛塊材型的壓電式具上述等缺點，所以開發無鉛壓電MEMS三軸加速規極具發展潛力，但由於無鉛壓電材料之壓電係數d33值不佳，所以過去尚未有無鉛壓電MEMS三軸加速規開發成功，因此提升材料之d33值成為開發元件之最關鍵技術。

本團隊以新型摻雜於ZnO無鉛材料，並透過極化和退火等製程來強化材料壓電特性，與去年開發之無鉛材料LZO(ZnO摻雜Li)相比，其壓電係數d33值從22.85pm/V提高至80pm/V以上，並且採用ANSYS有限元素分析法模擬出最佳元件結構，成功開發全球第一個無鉛壓電MEMS三軸加速規，並且整合本團隊所開發之低功耗讀取電路，建立物聯網時代所需之智慧整合感控系統。

讀取電路方面則是讀取壓電加速規輸出的電荷訊號，由於此電荷會跟著時間變動，因此可以等效於電流訊號。利用類似於電流鏡的架構的形成轉阻的電路架構，也就是將電流轉成電壓，在經過反向放大器做訊號的放大，最後送入後端操作速度100KS/s、10位元的逐漸趨近式類比數位轉換器做電壓的解析，並輸出數位碼。相比於傳統架構，類似於電流鏡的讀取電路有較少的電流路徑，因此可以大幅減少功耗。

本團隊開發新型摻雜於ZnO無鉛壓電材料，透過極化薄膜和退火等製程來強化材料壓電特性，並利用ANSYS有限元素分析法模擬出最佳元件結構，成功首創開發無鉛壓電MEMS三軸加速規，並且整合本團隊所開發的電流鏡架構之低功耗讀取電路，建立物聯網時代所需之智慧整合感控系統。

本團隊已成功首創MEMS三軸無鉛壓電加速規感測系統，具有節能環保及高性能等優點，並且已經可實際應用於無人載具及工具機之安全監控，除此之外，三軸加速規可以應用於定位系統、車聯網、汽車安全防護系統及老人安全防護系統，因此在感測器蓬勃發展及環保節能的現代，無鉛壓電MEMS三軸加速規極具商業潛力。