Новые технологии электропитания на декабрьской IEDM

1174

В декабре, в соответствии с традицией, пройдет очередная конференция IEDM (International Electron Devices Meeting). Но, вопреки традиции, на нынешней конференции будут рассмотрены вопросы, обычно остающиеся за рамками IEDM: разработки источников электроэнергии. До сих пор в рамках IEDM обсуждался естественный вклад полупроводниковой отрасли в решение глобальной энергетической проблемы - исследования, направленные на сокращение энергопотребление.

Наиболее любопытными разработками источник называет созданный учеными Университета Токио «питающий лист» (power transmisson sheet), и созданный в Корнелльском Университете радиоизотопный КМОП-совместимый пьезоэлектрический генератор электрического тока на нитриде алюминия (AlN), способный питать беспроводной сенсор в течение десятков лет.

Принцип действия радиоизотопного элемента питания был сформулирован достаточно давно и уже нашел себе применение в ряде прототипов, например, в созданной в Рочестерском Университете «батарейке» или в атомном элементе, созданном учеными Корнелльского Университета в 2002 году. Главное новшество – то, что атомная батарейка, созданная четыре года назад, может быть интегрирована в полупроводниковую микросхему. Этого удалось достичь благодаря прогрессу в разработке микроэлектромеханических систем (MEMS) и КМОП-совместимой технологии создания пьезоэлектрических генераторов из нитрида алюминия.

AlN-генератор предоставляет три выходных порта для питания устройства. Немаловажно то, что ученым удалось продемонстрировать безопасность применения тонкой пленки радиоактивного изотопа никеля (Ni-63) для здоровья окружающих микросенсор людей. Группа исследователей отмечает, что для увеличения мощности генератора (аж в 1000 раз) можно было бы использовать пленку Прометия (Pm)-147 или трития, но это было бы уже не столь безвредно для окружающей среды.

Напомним вкратце принцип действия радиоактивных генераторов: радиоактивная пленка излучает ионизированные альфа-частицы, попадающие на микро-консоль из нитрида алюминия, являющегося диэлектриком. По мере накопления заряда на поверхности консоли, её изгиб увеличивается до тех пор, пока не происходит её касание с пленкой и рекомбинация носителей заряда, после чего консоль возвращается в исходное положение. Этот периодический процесс продолжается до тех пор, пока происходит альфа-распад, в данном случае, Никеля-63. А так как нитрид алюминия является еще и пьезоэлектриком, возникающее при изгибе консоли механическое напряжение трансформируется в переменную разность потенциалов, которую и используют для питания электронной схемы.

Помимо такого безопасного, но не очень эффективного в силу своей косвенности способа преобразования энергии альфа-распада, генератор также создает разность потенциалов (на другом выходе) менее опосредованным методом – разделением электронов и дырок на p-n переходе при облучении его бета-частицами (свободными электронами), появляющимися, например, при электронном бета-распаде (нейтрон->протон + электрон + антинейтрино). Несмотря на относительную безопасность, прототип генератора электроэнергии обеспечивает приемлемую энергетическую плотность (105 кДж/куб. м) при времени полураспада Ni-63 в 100,2 года.

«Питающий лист» исследователей Токийского Университета, в свою очередь, является развитием технологий беспроводного питания, некогда ставших центральным сюжетом наших первоапрельских шуточных репортажей. Но в случае с японской разработкой – все серьезно: гибкий лист толщиной 1 мм и массой 50 г разбит на 64 ячейки (8х8), содержащие сенсоры расположения и излучатели, позволяющие обеспечить электропитанием устройства, расположенные на листе. Эффективная площадь излучателей составляет 21х21 см.




Расположение объекта на листе определяется по электромагнитному взаимодействию с помощью органических транзисторов, что позволяет подключать его к источнику питания лишь когда тот находится на соответствующей ячейке. Электроэнергия передается с медных катушек индуктивности, подключаемых пластиковыми MEMS-переключателями (наносимыми на лист методом печати). Сообщается, что эффективность передачи питания составляет 62,3%, а максимальная мощность –29,3 Вт.

15 сентября 2006 Г.

12:56

Ctrl
ПредыдущаяСледующая

Все новости за сегодня

Тестирование мобильных APU Ryzen показывает, что они вполне могут составить конкуренцию CPU Intel поколения Kaby Lake Refresh: APU Ryzen 7 2700U сравнили с CPU Core i7-8550U1

Беспроводная мышь Microsoft Surface Precision Mouse оценивается в 100 долларов: Microsoft представила мышку Surface Precision Mouse17

Apple делает доступной для разработчиков третьи бета-версии tvOS 11.1 и watchOS 4.1: Операционные системы tvOS 11 и watchOS 4 были выпущены месяц назад22

Представлены ноутбуки Microsoft Surface Book 2. Старшая модель оснащается видеокартой GeForce GTX 1060 и весит 1,9 кг: Ноутбук Microsoft Surface Book 2 доступен в двух модификациях41

Появились первые изображения видеокарты Gigabyte GeForce GTX 1070 Ti : Gigabyte GeForce GTX 1070 Ti G1 Gaming будет полной копией модели GTX 1070 G1 Gaming 8G (rev.2.0)3

Представлен ZTE Axon M — складной смартфон с двумя экранами, одной камерой и массой 230 г: ZTE представила складной смартфон Axon M7

В ноутбуке HP Envy x360 15-bq101na используется APU AMD Raven Ridge: HP Envy x360 15-bq101na оснащен APU Ryzen 5 2500U12

Оказывается, смартфоны Pixel 2 содержат процессор обработки изображений Pixel Visual Core собственной разработки Google: Процессор обработки изображений Pixel Visual Core имеет производительность 3 TFLOPS10

Линейка смартфонов Samsung Galaxy J пополнилась моделями J7+ и J7 Core: Samsung Galaxy J7+ получил сдвоенную камеру11

997
1318

iXBT TV

  • Планшеты для подводного чтения, дешевый безрамочный смартфон и автономная VR-гарнитура

  • Обзор 3D-принтера Funtastique Evo: дешевая, но вполне функциональная DIY-модель

  • Обзор робота-пылесоса Polaris PVCR 0920WV Rufer с функцией влажной протирки полов

  • Новинки Google на любой вкус: Pixel 2, Pixel 2 XL, Pixelbook, Clip, Home Mini и Max

  • Обзор водонепроницаемого бинокля Canon 10x42L IS WP с оптическим стабилизатором

  • Обзор компактного вертикального пылесоса Kitfort КТ-525

  • Обзор 15-дюймового игрового ноутбука MSI GE63VR 7RF Raider 4K с 4K-экраном

  • Ракета вместо самолета, умные AC Amazon, робот-мяч

  • Обзор парогенератора MIE Stiro Pro для глажки, отпаривания и уборки дома

  • Обзор изогнутого 37,5-дюймового IPS-монитора Acer XR382CQK с соотношением сторон 21:9

  • Обзор робота-полотера Everybot RS500

  • Гарнитура 8K VR, беспроводная революция, Яндекс в каждое авто

1212

Календарь

сентябрь
Пн
Вт
Ср
Чт
Пт
Сб
Вс

Рекомендуем почитать