宋建军 张龙强 陈雷 周亮 孙雷兰军峰 习楚浩 李家豪

1) (核电安全监控技术与装备国家重点实验室, 深圳 518172)

2) (北京微电子技术研究所, 北京 100076)

3) (西安电子科技大学微电子学院, 西安 710071)

肖特基二极管是2.45 G弱能量密度无线能量收集系统的核心器件, 其性能决定了系统整流效率的上限.从材料设计角度出发, 利用晶向优化技术和Sn合金化技术, 提出并设计了一种大有效质量、大亲和能和高电子迁移率的Ge基复合半导体.在此基础上, 进一步利用器件仿真工具, 设定合理的器件材料物理参数与几何结构参数, 实现了一种2.45 G弱能量微波无线输能用Ge基肖特基二极管.基于该器件SPICE模型的ADS整流电路仿真表明: 与传统Ge肖特基二极管相比, 该新型Ge基肖特基二极管在输入能量为–10— –20 dBm的弱能量工作区域, 能量转换效率提升约10%.本文技术方案及相关结论, 可为解决2.45 G弱能量密度无线能量收集系统整流效率低的问题提供有益的参考.

1 引 言

随着无线通信技术的发展, 大量无线设备(如智能手机, 家用Wi-Fi, 通信基站, 广播电塔等)的出现给我们的生活带来了极大的便利, 这些设备不间断地发射无线电波, 它们之间通过无线电进行信息传递, 除此以外, 其余大部分能量都在环境中衰减浪费掉了.根据我国环境射频能量分布评估,2.45 G 射频信号为环境中的主要射频(radio frequency, RF)信号源, 但测得的环境射频功率密度较低[1,2].如果能将这部分能量利用起来, 并实现非接触无线供电, 将突破传输线的……