Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Selvdrevne trådløse lysdetektorer

Anonim

Et lav-effekt fotodeteksjonssystem kan utnytte nok energi til å drive et autonomt sensor og overvåkingsnettverk.

annonse


Lysdetektorer brukes i dagligdagen som lysfølsom sensorer og som mottakere for fjernkontrollenheter i elektriske apparater, for eksempel. Men drift av disse detektorer krever elektrisk energi, noe som begrenser deres allsidighet.

Nå har Kui Yao og kolleger fra A * STAR Institute of Materials Research og Engineering i Singapore utviklet en fotodetektor som kan høste bare små mengder detektert lys for å generere nok energi til å drive en sensing-signaloverføring gjennom en radiofrekvenssender.

Mens energien i en stråle av lys kan omdannes til elektrisitet, er denne energien vanligvis ikke tilstrekkelig til kontinuerlig å strømme en elektrisk krets. Selv bruk av batterier for å drive en krets er upraktisk under mange omstendigheter, forklarer Yao. "Bruk av fotosensorer kan finne sted under ekstremt tøffe forhold som ikke er batteribesparende, eller involvere miljøovervåkningssystemer hvor det kan være for dyrt eller urealistisk å opprettholde batterier for hver sensor."

Ved å drive en elektrisk krets under lave strømforhold krever en opphopning av energi, som må genereres av fotodetektoren. Imidlertid mister ofte brukte fotodetektormaterialer, som er basert på halvledere, for mye energi for at dette skal skje. "Konvensjonelle fotodetektorer kan ikke akkumulere den øyeblikkelige fotovoltaiske energien, og deretter utnytte den til å kjøre en last på en bærekraftig måte, " forklarer Yao.

For å overvinne slike energitap utviklet Yao og kollegaer fotodetektorer laget av ferroelektriske forbindelser. Disse isolasjonsmaterialene kan skille elektriske ladninger samt lagre dem med lave tap. Ferroelektriske detektorer kan også generere en større elektrisk spenning enn halvledere, noe som gjør det lettere for dem å koble til andre elektriske komponenter.

Forskerne koblet sin ferroelektriske detektor til en spesialdesignet elektrisk krets, som mekanisk åpnes og lukkes av en bryter i form av en piezoelektrisk cantilever. Eventuell generert elektrisitet lagres midlertidig i den ferroelektriske detektoren og en kondensator. Når den elektriske ladningen til kondensatoren er tilstrekkelig høy, endrer cantileveren sin form og lukker den elektriske kretsen. Dette aktiverer en kommersiell radiosender.

Hittil har lagets største utfordring i å utvikle enheten vært å minimere elektriske tap. Bemerkelsesverdig, Yao og hans team har vist at nesten 70 prosent av den akkumulerte elektriske ladningen kan hentes fra kondensatoren - selv ti minutter etter at lyskilden er slått av. Denne fordelen gir lagets enhet potensialet for bruk i et bredt spekter av applikasjoner, for eksempel trådløse optiske sensorer og overvåkingsnett.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Byrået for vitenskap, teknologi og forskning (A * STAR) . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Szu Cheng Lai, Kui Yao, Yi Fan Chen. En batteriløs fotodetektor aktivert med samtidig ferroelektrisk sensing og energibesparende mekanisme . Applied Physics Letters, 2013; 103 (9): 092903 DOI: 10, 1063 / 1, 4819845