智能可穿戴式压电能量收集器研究现状
- 中国科学院上海硅酸盐研究所 201800;中国科学院大学 100049
- 中国科学院上海硅酸盐研究所 201800
摘要: 1.引言便携式低功耗微电子设备在近些年得到了飞速的发展,尤其在人体健康检测系统、嵌入式系统、军事安全应用系统等方面得到了广泛的应用.这些器件依靠传统的电化学电池提供能量,如锂离子电池,聚合物电池等.随着复杂数字系统集成技术(IC)以及微机电技术(MEMS)的高速发展,微电子器件在尺寸和能耗方面大大减小,已经达到了微瓦和毫瓦级别,如表1所示;然而这些器件的电源由于本身体积较大,成为其发展的瓶颈之一.据统计,自1990年以来,半导体工艺中芯片存储量已经增加了10倍,而电池能量密度却只增加3倍,如图1(a)所示.低能量密度的化学电池已经成为限制这些微功耗器件向着小型化,集成化方向发展的重要因素;再者,化学电池寿命有限,需要定期更换,对于某些特殊的应用场合,如嵌入在衣服、人体和动物体内的电子系统等,更换电池是相当困难甚至是不可能的事情.对于一些野外行军者或者旅游者来说,电子设备的断电可能会给生命安全甚至是战争结果带来巨大威胁.在这些情况下,研究者尝试利用其他的供能方式,来替代化学电池或者是延长其使用寿命,以保证低功耗便携式电子设备的正常工作.
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