EETimes (電子工程專輯):
自我供電晶片的最新發展趨勢 文章備份:
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英文版:Energy-harvesting chips: The quest for everlasting life
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不斷拓展整合疆界和提高功能密度的現代電子學目前正在向更具挑戰性的完全自我供電微晶片挺進。隨著系統體積的不斷縮小,電路板上可用的能量也隨之減小,致使設備壽命(運作時間或電池壽命)隨之縮短... 根本性的長壽命方案應該不是依靠開機之後的有限可用能量,而是依靠不斷地補充微系統所消耗的能量,這正是自我補充能源系統產生的原因。
微機電系統(MEMS)發電機和變換器技術已經可以從振動、熱梯度和光線中提取能量構成此類自補充電源[1]。人們把從這些能源中提取出的能量儲存在可重覆充電的晶片相容型電池中(如薄膜鋰離子電池),並透過調節器電路為負載(如感測器等)供電[2]。由於所獲得的能量展現出不規則的隨機性低能量‘突發’模式,因此需要一種高能效的不連續的間歇型充電器來把這些能量從源設備傳送到電池。採用這種方式,我們可以把通常在環境中損失或散失的能量回收為該系統供電,從而大幅延長該設備的壽命... (略)
振動能量:依靠彈簧質量相對於支架的運動可以從振動中提取能量[3]... (略)
電磁能量取得是透過磁場把機械能轉化成電能[4-5]。... (略)
壓電能量取得則透過壓電材料的變形把機械能轉換成電能[3,6-7]。... (略)
靜電學(電容性)能量取得透過變容二極體因振動造成的容量變化來實現[3,8-9]。... (略)
熱能:我們可以透過塞貝克效應(熱電效應)把環境中的熱能梯度直接轉換成電能[10-11]。... (略)
光能:光電電池(photovoltaic cell)可以把入射光轉化成電能[12-13]。... (略)