Главная » Новости » 2006 » 09 » 15 15 сентября 2006

Новые технологии электропитания на декабрьской IEDM

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.

Источник: EE Times

12:56 15.09.2006
Оценить новость

Не работают комментарии или голосования? Читайте как почистить куки



ВИКТОРИНА PATRIOT

Какие продукты, помимо компьютерной памяти, представлены в линейке Patriot – Viper Gaming?
сентябрь
Пн
Вт
Ср
Чт
Пт
Сб
Вс
2006

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.