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【鸭脖官网】新型温度传感器:功耗几乎为零!

更新时间:2021-04-25
本文摘要:最近,美国加州大学圣迭戈分校的电气工程师研发了一款温度传感器,其功率只有113皮瓦,严重不足1瓦特100亿分之一。

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最近,美国加州大学圣迭戈分校的电气工程师研发了一款温度传感器,其功率只有113皮瓦,严重不足1瓦特100亿分之一。未来,这款完全零功耗的温度传感器未来将会应用于可穿着设备、植入式设备、智能家居监控设备、物联网设备和环境监测设备等产品。背景功耗,对于电子产品来说仍然是十分关键的因素之一。

正如笔者之前《全球首款需要电池的手机:从周围环境中提供能量!》一文中讲解的,手机之类的电子产品如果需要通过吸取周围环境的能量保持运营,那么最关键技术挑战之一依然是降低功耗。即使对于依赖电池的普通电子产品来说,降低功耗也十分最重要,它不仅增加了能源消耗,而且缩短了电池的续航时间。创意最近,美国加州大学圣迭戈分校的电气工程师研发了一款温度传感器,其功率只有113皮瓦,严重不足1瓦特100亿分之一。目前最先进设备的温度传感器的功耗市场需求早已减少至几十纳瓦,而Mercier小组研发的这种传感器的功耗是它的1/628。

(图片来源:DavidBaillot/加州大学圣迭戈分校雅各布斯工程学院)Mercier也是加州大学圣迭戈分校可穿着传感器实验室的牵头主任。他的节约能源微系统实验室坐落于加州大学圣迭戈分校,其主题就是建构这种超强低功耗、小型化的电子设备。他的研究小组的工作重点主要是提升整个集成电路中单个部分的能源效率,从而减少整个系统的功耗。

然而,一个很好的案例乃是这种用作医疗设备或者智能恒温设备的温度传感器。这项研究的论文于6月30日公开发表在《科学报告》杂志上。

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技术(图片来源:DavidBaillot/加州大学圣迭戈分校雅各布斯工程学院)它们的新方案最小化了两个域中的功耗:电流源以及温度切换为数字读数。研究人员使用了所谓的“栅溢”晶体管来建构这种超强低功耗的电流源。这种晶体管中的黯淡电流外泄后通过电子势垒,或者栅极。晶体管一般来说不会有一个栅级,需要电源电子流。

但是随着现在晶体管的尺寸大大变大,栅极材料更加厚,所以它无法制止电子外泄通过,从而再次发生了一种现象即“量子隧道效应”。栅溢在微处理器和仪器仿真电路中被指出是有问题的。但是在这里,研究人员却利用了它,他们用这些黯淡的电流为电路供电。

Hui称之为:“许多研究人员尝试避免外泄的电流,但是我们利用了它来建构超强低功耗电流源。”研究人员利用这些电流源,研发出有了一种耗电量更加较低的方法,对于温度展开数字化。

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这个过程一般必须让电流通过电阻,电阻的阻值随温度发生变化,然后测量产生的电路,再行用于高功率模数转换器,将这个电压转化成涉及的温度。


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