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

12:56

Ctrl
ПредыдущаяСледующая

Все новости за сегодня

Анонс камеры Nikon D850 ожидается 24 августа: Поставки Nikon D850 могут начаться уже в середине сентября

Смартфон Samsung Galaxy Note8 «засветился» на сайте производителя: Кроме того, опубликовано два видеоролика с участием Samsung Galaxy Note8

Компания Mercedes-Benz показала роскошный электромобиль Vision Mercedes-Maybach 6 Cabriolet : Запас хода Vision Mercedes-Maybach 6 Cabriolet — 500 км4

Apple продолжает активно расширять офисное пространство, еще не закончив штаб-квартиру Apple Park: С 1998 года штат Apple увеличился на 1500%7

Cмартфон Xiaomi Mi Mix 2 сможет распознавать пользователей по лицам: Анонс Xiaomi Mi Mix 2 ожидается в сентябре1

Передняя панель компьютерного корпуса Sharkoon TG5 изготовлена из закаленного стекла: Корпус Sharkoon TG5 рассчитан на системные платы типоразмера ATX

IP-ядро процессора изображения Pinnacle Denali-MC поддерживает HDR: К достоинствам Denali-MC разработчик относит 16-битное представление данных

Ассортимент EK Water Blocks пополнил водоблок EK-FB GA X299 Gaming RGB Monoblock: Водоблок EK-FB GA X299 Gaming RGB Monoblock стоит 120 евро

Точка доступа EnGenius EAP2200 соответствует спецификации 802.11ac Wave 2: Продажи EAP2200 уже начались по цене $239

ВИКТОРИНА ASUSTOR

Процессор с какой архитектурой установлен в ASUSTOR AS6302T, благодаря которому производительно выросла на 30% по сравнению с прошлым поколением?
1318

iXBT TV

  • Обзор беззеркальной фотокамеры Fujifilm X-T20

  • Обзор кинотеатрального DLP-проектора BenQ W11000 с эмуляцией разрешения 4К

  • AMD Ryzen Threadripper 1920Х и 1950X — тестирование 12-ядерного и 16-ядерного процессоров

  • Обзор мини-ПК ECS Liva Z на базе процессора Apollo Lake

  • Самый лучший процессор, неудачи Microsoft, гибкие наушники Samsung

  • Обзор цветного МФУ Xerox VersaLink C405 для малых и средних офисов

  • Обзор умного чайника Redmond SkyKettle RK-G200S с подсветкой и нагревом воды до нужной температуры

  • Конфигурируем мини-ПК: изучаем влияние памяти и накопителя на быстродействие системы

  • 3D-карты AMD Radeon RX Vega, цены, спецификации, смартфон Meizu Pro 7

  • Обзор лазерного цветного МФУ Canon imageRunner Advance C3520i, младшего в новой линейке

  • Обзор робота-пылесоса iBoto Aqua V710 с функцией влажной уборки

  • Обзор электрической скороварки Unit USP-1090D: готовим под давлением

1212

Календарь

сентябрь
Пн
Вт
Ср
Чт
Пт
Сб
Вс

Рекомендуем почитать