一个基于超声波传感器的AlScN压电微机械超声波传感器,用于无线电力传输的电力采集装置
Junxiang Li1,2, Yunfei Gao1, Zhixin Zhou1,2
1School of Microelectronics, Shanghai University, Shanghai 201800, China.
Micromachines
|May 25, 2024
概括
这项研究开发了一种微型超声波无线电力传输 (UWPT) 接收器,使用胺化 (AlScN) 压电微传感器. 该设备实现了2.33%的功率传输效率,成功为可植入医疗设备的LED供电.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物医学工程 生物医学工程
- 电气工程 电气工程
背景情况:
- 超声波无线功率传输 (UWPT) 对于为植入式医疗设备 (IMD) 提供能量至关重要.
- 化 (AlN) 提供生物兼容性和CMOS兼容性,但具有敏感性限制.
- 添加的化 (AlScN) 增强了AlN的灵敏度,提高了UWPT的性能.
研究的目的:
- 开发一个小型的UWPT接收器设备,使用AlScN压电微电机传感器 (PMUT).
- 为了评估基于AlScN的UWPT接收器在液体环境中的性能.
- 通过为商业LED供电来证明接收器的实际应用.
主要方法:
- 一个小型UWPT接收器的制造,其中包括一个AlScN PMUT阵列 (2.8 × 2.8 mm2,13 × 13元件).
- 应用声学匹配凝以减轻液体介质中的阻抗不匹配.
- 在脱离离子水中的实验测试,包括AC转换为DC的后端电路 (3.3V输出).
主要成果:
- 在脱离离子水中达到高达2.33%的功率转移效率 (PTE).
- 成功将生成的交流信号转换为稳定的3.3V直流输出.
- 证明了为商用LED供电的能力,验证了接收器的功能.
结论:
- 开发的基于 AlScN PMUT 的 UWPT 接收器有效地为 IMD 提供能量.
- 这项技术对进一步的设备微型化和单芯片集成充满希望.
- 这项研究扩大了UWPT的应用,特别是生物医学植入物.
