Исследователи разработали датчик температуры, который работает практически без питания

Исследователи разработали датчик температуры, который работает практически без питания

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали датчик температуры, который работает на малой мощности — всего 113 пиковатт, что примерно в 10 миллиардов раз меньше мощности, чем один ватт. Датчик был описан в статье, недавно опубликованной в журнале Scientific Reports . «Мы строим системы, которые имеют такие низкие требования к электропитанию, что они потенциально могут запитываться в течение многих лет только крохотной батарейкой», — сообщил Хуей Ванг, автор разработки.

Команда создала устройство, уменьшив мощность потребления сразу в двух направлениях. Первым направлением был собственно источник. Для этого они использовали явление, от которого многие исследователи в этой области на самом деле пытаются избавиться. У полевых транзисторов есть затвор, с помощью которого они могут управлять потоком электронов в цепи исток-сток, но транзисторы продолжают уменьшаться в размерах. Чем меньше они получаются, тем меньше становятся площадь затвора и толщина изолирующего слоя, что приводит к тому, что через него начинают течь электроны — проблема, называемая «утечкой затвора». В разработанном устройстве именно величина тока утечки электронов является датчиком. «Многие исследователи пытаются избавиться от тока утечки, но мы используем это явление для создания источника питания с ультранизким энергопотреблением», — сказал Хуэй Ванг.

Исследователи также уменьшили потребляемую мощность АЦП-преобразователя температуры (тока утечки затвора) в цифровые данные. Результатом этого явился датчик температуры, который использует в 628 раз меньше мощности, чем любые современные датчики.

Датчик почти нулевой мощности имеет диапазон температур от -4 до 104 градусов по Фаренгейту (от -20 до +40 градусов Цельсия) и потенциально может использоваться как в устройствах, встроенных в одежду, так и для систем мониторинга окружающей среды или для домашних приложений. Одним из факторов, влияющих на мощность потребления, является то обстоятельство, что датчик выдаёт показания немного медленнее, чем используемые в настоящее время датчики, при темпе считывания температуры один раз в секунду. Но исследователи говорят, что это не должно быть большой проблемой, когда речь идёт о таких вещах, как человеческое тело, температура которого не меняется слишком быстро. Сейчас они работают над оптимизацией дизайна и повышением точности датчика (линеаризацией преобразователя).