Фотодетектор способен обойтись без внешнего питания Печать
Новости науки
14.03.2014
Представьте: камера, висящая в лесу на дереве и отслеживающая... да что угодно, от правонарушений и численности местной популяции волков до перехода госграницы. Основной фактор, ограничивающий её работу, — питание. Пусть современным фотодетекторам всех типов нужно не так много энергии — но совсем без неё никак. Батарейки надо менять, кабель к каждому дереву не протянешь, и всё это неудобно, а в ряде случаев и нереально: скажем, незаметное следящее устройство, к которому постоянно подходят чтобы поковыряться, быстро перестанет быть незаметным. Что же делать?

Хорошо развёртывать камеры в городе. А как быть на просёлочной дороге или там, где подводить кабель к устройству на фотодетекторах нельзя? (Фото AP.)


Куй Яо (Kui Yao) из сингапурского Агентства по науке, технологиям и исследованиям (A*STAR) попробовал решить вопрос энергообеспечения фотодетекторов нерядовым способом. Вместе с коллегами он создал фотодетектор, преобразующий улавливаемый им свет в электричество и питающийся от него. При этом радиопередатчик, который посылает данные фотодетектора в центр сбора и обработки информации, тоже получает энергию из этого источника. Тем самым устройство в целом избавлено от необходимости во внешней подпитке.

Стандартные фотодетекторы на полупроводниках способны преобразовывать энергию света в электрическую, но делают это очень неэффективно, подчёркивают разработчики. Чтобы радикально решить проблему, группа г-на Яо использовала сегнетоэлектрические материалы. Они способны как изолировать электрические заряды друг от друга, так и хранить их с очень низкими потерями. Наконец, они могут давать ток с куда более высоким напряжением, чем у обычных полупроводников. Учитывая, что многие компоненты устройств, использующих фотодетекторы, требуют нескольких вольт и выше и напряжение им приходится повышать с неизбежными потерями, эта черта выглядит очень привлекательно.

Созданный сингапурцами фотодетектор на сегнетоэлектриках был интегрирован в специально разработанное устройство, в котором при накоплении нужного заряда активизировалась (пьезоэлектрическим компонентом) отправка радиосообщений, причём для этого использовался обычный «магазинный» радиопередатчик.

Пока система далека от идеала: передача данных идёт только тогда, когда в небольшом встроенном конденсаторе есть энергия. Само собой, это осложняет работу в режиме реального времени. Однако для удалённых сенсоров, используемых для экомониторинга, разработка имеет смысл уже сейчас. Устройство группы г-на Яо демонстрирует устойчивую способность к длительному сохранению полученной энергии после прекращения поступления излучения.

Кроме того, учёные, колдующие над дальнейшим снижением электрических потерь в таких автономных фотодетекторах, уверены, что вскоре найдут способ повышения характеристик подобных систем, чтобы сделать их интересными для более широкого круга потребителей.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Applied Physics Letters.

Подготовлено по материалам A*STAR.

Источник - http://compulenta.computerra.ru/tehnika/devices/10011983/