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IEDM亮点振动能量采集器集成在芯片上

2022-04-28 来源:宜兴市农业机械网

IEDM亮点:振动能量采集器集成在芯片上

MEMs设备产生足够的功率来运行典型的GPS IC

东京大学的研究人员提出了微机电系统(MEMs)振动能量收集器,该振动能量收集器在158 Hz的环境振动0.65 G(1 G = 9.8 m / sec 2)时产生的最大功率超过1.2 mW 。该设备通过使用由永久电荷或所谓的“驻极体”产生的内置电势产生的静电感应来工作。

能量收集器

顶部,带有驻极体(永久电荷)表面的MEMS振动能量收集器的工作原理和示意图中国机械网okmao.com。下面是安装在PCB上的MEMS振动能量采集器(35×20 mm)。已经安装了钨块以增加重量并更有效地收集动能。该器件在125 Hz,0.19 G时产生260μW。

驻极体是具有准永久电荷或偶极极化的介电材料。驻极体产生内部和外部电场,并且与永磁体的静电等效。在即将举行的IEDM会议上的演讲中(东京大学H. Toshiyoshi的IoT无线传感器的MEMS振动能量收集器),研究人员将描述一种收集器结构,该结构由电极组成,该电极在存在振动的情况下进出驻极体场。研究人员使用氧化硅作为驻极体材料。当氧化硅包含由静电力驱散的钾离子时,它会带负电。研究人员将MEMS电极表面的氧化硅用作驻极体表皮,以产生静电位移电流。电极以对称结构布置以消除相反方向上的约束力。

能量收集器芯片尺寸为3.5×2.0厘米。研究人员添加了2.5 gm的钨,以帮助从环境振动中收集动能。该器件制造在绝缘体上硅(SOI)晶圆上,该晶圆在1 μm厚的掩埋氧化物(BOX)层和500 μm厚的操作晶圆的顶部包含厚的硅有源层。晶片的顶面和底面都通过深反应离子蚀刻(DRIE)进行处理。牺牲性去除BOX后,整个硅表面在980°C时热氧化形成氧化硅皮,然后通过氧化氢钾(KOH)水溶液将其变成驻极体以形成杂质。富含氧化硅。

氧化后,将硅电极电在200?500伏直流偏压在热板上,在驱动杂质? +离子在阳极侧上的氧化物的,留下的SiO -后面作为带负电荷的驻极体的源空隙。高温下的加速可靠性测试表明,在25°C下,驻极体的寿命(由-1 dB衰减定义)可以超过400年。它在65°C下下降到8年,相当于电解电容器的典型性能。

IEEE国际电子设备会议(IEDM)的第66届年度版本实际上是今年在晶体管和相关设备的应用研究方面的全球首要论坛。会议将于2020年12月12日至18日(星期六)至星期五举行,将提供现场直播活动和按需预录演示文稿的混合,并提供现场问答环节。扩展的时间表旨在使全球参与者有足够的时间来查看IEDM技术计划中的220多篇论文,以及教程和短期课程,并参加现场直播的活动,例如全体会议演示,小组讨论和职业生涯。

今年的主题是“创新设备,共创美好未来”,这反映了一个事实,即在全球不确定性高企的时刻,电子技术的应用比以往任何时候都更加广泛,以应对世界上最紧迫的挑战。

“今年的格式可能会有所不同,但没有改变的是,IEDM将再次提供出色的技术计划,展示关键的半导体和相关技术的重大突破,这对现代社会的进步至关重要,” Dina Triyoso,美国电话技术中心的IEDM 2020宣传主席和技术专家。“尽管实验室受到限制,而且流感大流行给我们带来了所有其他挑战,但我的社区仍然坚持不懈地推动着电子技术的发展,并再次向前推进,这一事实令我感到非常自豪。”

IEDM 2020年宣传副主席,IEEE院士,Meng-Fan(Marvin)Chang说:“尽管虚拟体验不能使我们有能力亲自见我们的同事,但它确实提供了我们试图最大化的独特机会。”国立清华大学电气工程特聘教授,台积电公司研究部主任。“例如,如果IEDM是今年的一次物理活动,那么将并行举行九个技术会议。与会者可能会发现很难参加所有感兴趣的演讲。但是,由于提前一周可以按需提供录制的演示文稿,因此消除了这一障碍。”

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