能量暂存式集成光电微能源能量管理及系统设计研究

为满足MEMS无线传感器节点微型化的设计要求,设计了一种能量暂存式集成光电微能源系统。其利用传感器节点功耗特性,采用暂存式能量管理方案,在传感器节点休眠状态存储能量,在传感器节点激活状态为节点供电。并通过设计合适容量的能量暂存器,将光伏电池输出电压控制在最大功率区,提高光伏电池的能量转换效率。设计的能量暂存式能量管理方案能有效解决光伏电池面积较大和能量利用率低的问题。另外,设计系统所用器件具有较好的集成工艺兼容性,且所设计系统具有较好的输出稳定性。     

混合能量存储技术在光电微能源中的应用研究

为简化集成无线传感器节点光电微能源系统的设计和提高能量转换、存储效率,提出混合能量存储技术在光电微能源系统设计中的应用.混合能量存储器由电容器和锂离子电池组成.其能量存储原理负载特性被分析.另外,开展实验研究,结果表明,与直接能量存储方式相比,利用混合能量存储技术能量存储量提高27%.并且,微能源的负载特性也得到改善,实验结果与理论结果一致.     

片上集成光电微能源工艺兼容性及器件特性研究

根据暂存式光电微能源系统组成器件的制备工艺特点,提出了基于SOI晶片的光电微能源片上集成方案。主要工艺包括绝缘沟槽刻蚀、离子注入、氧化等,具有较好的制备工艺兼容性。另外,根据片上集成方案,对器件特性进行了研究。结果表明,光伏电池的转换效率为9.7%,NMOS管阈值电压、漏极反向击穿电压VT分别为0.98 V和31.97 V,NPN三极管的电流放大倍数、集电极-发射极之间击穿电压约为83 V和12 V。各器件特性满足系统工作要求,集成方案具有较好的可行性。     

倒岛膜凹槽电容式压力传感器设计与特性分析

结合岛膜结构电容式压力传感器高灵敏度和凹槽结构电容式压力传感器较好线性度的优点,设计了一种倒岛膜凹槽电容式压力传感器,并根据其结构特点建立了倒岛膜凹槽电容式压力传感器的理论模型,使用FEA（有限元分析）法分析了传感器的电容-压力特性。结果表明,设计的倒岛膜凹槽电容式压力传感器具有较好的测量特性,其测量灵敏度和线性度分别为0.00512 fF/Pa和0.98178。与相同设计参数的岛膜或凹槽电容式压力传感器相比,该传感器较好地缓解了测量灵敏度和线性度之间的矛盾问题。     

片上集成光伏微能源能量管理方案与系统设计

结合微机电系统(MEMS)无线传感器节点的功耗特点,介绍一种片上集成光伏微能源能量管理方案及系统。根据有无光照条件,能量管理方案由能量存储、混合供电、充电保护、并联供电和能量转存五个状态组成,实现能量的存储、传输和供电管理。另外,设计了片上集成光伏微能源系统,其采用固体薄膜锂离子电池为能量存储器,电容器作为辅助存储器,并利用旁路法进行能量存储器的过充电保护,在传感器激活状态利用混合供电模式为节点供电,设计系统具有较高的集成工艺兼容性和输出稳定性。