Триботроника
 | Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . ( февраль 2023 г. ) |
 | Эта статья может быть несбалансированной по отношению к определенным точкам зрения . ( июнь 2023 г. ) |
Триботроника - это исследование взаимодействия трибоэлектричества и полупроводника , которое использует трибоэлектрический потенциал, управляющий транспортировкой и преобразованием электрической энергии в полупроводниках для восприятия информации и активного управления (инфо-триботроника), а также использование полупроводников для управления передачей и преобразованием трибоэлектрической энергии в схемах управления питанием. и эффективное использование (силовая триботроника). [ 1 ]
Определение
[ редактировать ]
Триботронику можно разделить на инфо-триботронику и силовую триботронику. Триботронные устройства, такие как триботронный транзистор, [ 2 ] контактно-затворенный OLED , [ 3 ] сенсорная память , [ 4 ] фотоэлемент, усиленный ветром, [ 5 ] скользящий перестраиваемый диод, [ 6 ] тактильный сенсорный массив, [ 7 ] [ 8 ] растягиваемый транзистор [ 9 ] и наноразмерный транзистор [ 10 ] все продемонстрировали управляемую электронику по трибоэлектрическому потенциалу для восприятия информации и активного управления, относящиеся к инфотриботронике. С другой стороны, силовая триботроника может демонстрировать управляемую трибоэлектрическую мощность с помощью электроники для управления питанием и эффективного использования, такой как триботронный экстрактор энергии, [ 11 ] модуль управления питанием, [ 12 ] и так далее.
Механизм
[ редактировать ]
В качестве фундаментального узла инфотриботроники анализируется полевой транзистор контактной электрификации (CE-FET), состоящий из полевого транзистора металл-оксид-полупроводник (MOSFET) без верхнего затворного электрода и подвижного слоя. [ 13 ] В отличие от обычного МОП-транзистора, внешний источник напряжения затвора заменен подвижным слоем, который может вертикально контактировать с изолирующим слоем и отделяться от него под действием внешней силы. Когда пленка фторированного этиленпропилена (ФЭП) контактирует с изоляционным слоем, SiO 2 имеет положительные заряды, тогда как ФЭП имеет отрицательные заряды. Когда подвижный слой постепенно отделяется, генерируется положительное напряжение на внутреннем затворе МОП-транзистора. Следовательно, будет сформирована зона обеднения, которая уменьшит ширину канала и, следовательно, ток стока. CE-FET можно рассматривать как соединение MOSFET и TENG, в котором можно генерировать напряжение внутреннего затвора, а транспорт несущей между стоком и истоком можно настраивать/управлять внешним контактом вместо обычного напряжения затвора.
Чтобы понять потенциальную максимальную энергию TENG и разработать стратегию управления питанием, сначала разрабатываются циклы для максимального выхода энергии TENG (CMEO). Выходная энергия TENG за один цикл E может быть выражена на графике UQ и рассчитана как окружённая площадь замкнутого контура, где U — созданное напряжение, а Q — переданный заряд. Между тем, обведенную область можно увеличить для CMEO с помощью последовательного переключателя. Хотя энергия могла бы быть максимально выделена на резистор, напряжение по-прежнему представляет собой импульсное высокое напряжение, которого недостаточно для непосредственного питания электроники. Следовательно, импульсное высокое напряжение должно быть преобразовано в устойчивое низкое постоянное напряжение, в которое встроен классический понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный ток, образующий схему понижающего преобразования переменного тока в постоянный ток. Понижающий преобразователь постоянного тока состоит из параллельного обратного диода, последовательного индуктора и параллельного конденсатора, которые последовательно подключаются между переключателем и резистором.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Чжан, Лиминь; Лю, Госюй; Ван, Чжун Линь (01.07.2017). Си, Фэнбэнь; Ли, Вэй ; «Трибоэлектрический . » : 37 168–176 наногенератор . 10.1016/ . ISSN 2211-2855 j.nanoen.2017.05.027
- ^ Чжан, Чи; Тан, Вэй; Чжан, Лимин; Хан, Чанбао; Ван, Чжун Линь (26 августа 2014 г.). «Полевой транзистор контактной электрификации» . АСУ Нано . 8 (8): 8702–8709. дои : 10.1021/nn5039806 . ISSN 1936-0851 . ПМИД 25119657 .
- ^ Чжан, Чи; Ли, Цзин; Хан, Чанг Бао; Чжан, Ли Мин; Чен, Сян Юй; Ван, Ли Дуо; Донг, Гуй Фан; Ван, Чжун Линь (сентябрь 2015 г.). «Органический триботронный транзистор для контактно-электрифицированного светоизлучающего диода» . Передовые функциональные материалы . 25 (35): 5625–5632. дои : 10.1002/adfm.201502450 . S2CID 53368696 .
- ^ Ли, Цзин; Чжан, Чи; Дуань, Лиан; Чжан, Ли Мин; Ван, Ли Дуо; Донг, Гуй Фан; Ван, Чжун Линь (январь 2016 г.). «Гибкая органическая триботронная транзисторная память для видимой и носимой сенсорной системы мониторинга» . Продвинутые материалы . 28 (1): 106–110. дои : 10.1002/adma.201504424 . ПМИД 26540390 . S2CID 31964825 .
- ^ Чжан, Чи; Чжан, Чжао Хуа; Ян, Сян; Чжоу, Тао; Хан, Чанг Бао; Ван, Чжун Линь (апрель 2016 г.). «Триботронный фототранзистор для улучшенного фотодетектирования и гибридного сбора энергии» . Передовые функциональные материалы . 26 (15): 2554–2560. дои : 10.1002/adfm.201504919 . S2CID 138579005 .
- ^ Чжоу, Тао; Ян, Чжи Вэй; Панг, Яокун; Сюй, Лян; Чжан, Чи; Ван, Чжун Линь (24 января 2017 г.). «Триботронный настроечный диод для активной модуляции аналогового сигнала» . АСУ Нано . 11 (1): 882–888. дои : 10.1021/acsnano.6b07446 . ISSN 1936-0851 . ПМИД 28001357 .
- ^ Ян, Чжи Вэй; Пан, Яокун; Лу, Цуньсин; Чжоу, Тао; Ван, Чжун Линь (27 декабря 2016 г.) . Система» . АСУ Нано . 10 (12): 10912–10920. doi : 10.1021 acsnano.6b05507 ISSN 1936-0851 / PMID 28024389 .
- ^ Цао, Юаньчжи; Бу, Тяньчжао; Фанг, Чунлун; Чжан, Чао; Хуан, Сяодун; Чжан, Чи (август 2020 г.). «Монолитная интегрированная триботронная тонкопленочная транзисторная матрица InGaZnO высокого разрешения для тактильного обнаружения» . Передовые функциональные материалы . 30 (35): 2002613. doi : 10.1002/adfm.202002613 . ISSN 1616-301X . S2CID 225358833 .
- ^ , Сяохан; Ли, Вэньцзянь; Лю, Госюй; Ван, Чжун, Чи (24 июня 2020 г.). Чжао, Цзюньцин; Чжан -Транзистор для тактильного восприятия» . Исследования . 2020 : 1–10. Бибкод : 2020Resea202098903Z doi : 10.34133 . PMC 7333181 2020 / 1398903 /
- ^ ; Чжан, Чи; Ван, Чжун Линь (26 февраля 2020 г.) . ; Лю , Госю Бу, Тяньчжао; Ян, Чивэй 11 (1): 1054. Бибкод : 2020NatCo..11.1054B. .дои : 10.1038 s41467-020-14909-6 ISSN 2041-1723 . PMC 7044230 /
- ^ Чжан, Лиминь; Лю, Госюй; Ван, Чжун Линь (01.07.2017). Си, Фэнбэнь; Ли, Вэй ; «Трибоэлектрический . » : 37 168–176 наногенератор . 10.1016/ . ISSN 2211-2855 j.nanoen.2017.05.027
- ^ Си, Фэнбэнь; Панг, Яокун; Лю, Госюй; Ван, Шувэй; Ли, Вэй; Чжан, Чи; Ван, Чжун Линь (01 июля 2019 г.). «Интеллектуальная буйковая система с автономным питанием, использующая энергию водных волн для устойчивого и автономного беспроводного зондирования и передачи данных» . Нано Энергия . 61 : 1–9. дои : 10.1016/j.nanoen.2019.04.026 . ISSN 2211-2855 . S2CID 146703652 .
- ^ Чжан, Чи; Тан, Вэй; Чжан, Лимин; Хан, Чанбао; Ван, Чжун Линь (26 августа 2014 г.). «Полевой транзистор контактной электрификации» . АСУ Нано . 8 (8): 8702–8709. дои : 10.1021/nn5039806 . ISSN 1936-0851 . ПМИД 25119657 .