24小時聯系電話:18217114652、13661815404
中文
行業資訊
低功耗，高放大率生物可穿戴設備重塑有機晶體管
在具有生物指示劑的可穿戴設備中，低功耗/高性能的折衷是一個細微的設計問題-尤其是因為血壓或脈搏率的變化通常等于非常小的電信號。為了解釋和區分信號，EE需要顯著放大這些信號，當使用低電源電壓以節省功率時，這變得更加困難。
生物信號的標準處理步驟。
直面這個問題的方法是，寺崎研究所的研究人員對一種經過深入研究的設備-有機電化學晶體管（OECT）進行了修改，從而為可穿戴設備帶來了低功耗和高放大倍數。
什么是有機電化學晶體管？
OECT是晶體管的一種獨特形式，其工作原理與典型MOSFET相似，但有很大不同。OECT的器件結構類似于MOSFET的結構，其漏極和源極端子之間具有導電溝道，而柵電極則用于調節溝道電流-全部建立在p型或n型襯底上。
但是，兩者的不同之處在于閘口發生的情況。
OECTs的設備布局和工作原理。
與在柵極和溝道之間具有氧化物絕緣體的MOSFET不同，OECT在兩者之間具有電解質（通常是凝膠）。MOSFET使用施加的電壓來積累載流子并感應出溝道，而OECT中施加的柵極電壓則用于將離子從電解質驅動到溝道和主體中。
MOSFET與OECT。
這是OECT的工作原理，其中離子與通道中的載流子相互作用，以調節器件的特性和通道電流。
為什么OECTs吸引醫學設計
與用于醫療應用的標準FET相比，OECT是一種非常規設備，具有許多優點和一些缺點。
由于電解質中的離子會穿透整個基板，因此OECT具有極高的柵極電容-比最新的高k介電FET高三個數量級。這種高電容的結果是能夠在非常低的電壓（低至?0.5 V）下工作并表現出極高的跨導。
這些功能在一起意味著OECT可以滿足超低功耗醫療設備的需求，同時實現高水平的放大。
除此之外，這些設備還可以單獨用作壓力傳感器，物理施加到門上的壓力將壓縮電解質，將離子發送到基板中并調節電流。這一直是研究的重點，特別是對于壓力可能很小的生物測量。
OECT的跨導方程。
但是，OECTs的主要缺點是所使用的電解質通常是水溶液，通常不能很好地響應外部壓力。對于經常測量體壓作為其功能一部分的醫療設備中的OECT，這是一個限制因素。
研究人員修改了OECT的放大和功率
為了應對OECTs的這種局限性，寺崎研究所的一組研究人員提出了對標準OECTs的重要修改。
施加到澆口的壓力導致離子水凝膠壓縮并將離子發送到通道中。
正如該研究的出版物中所解釋的那樣，研究人員創建了一種OECT，該OECT使用“離子水凝膠”作為澆口處的電解質，而不是傳統的水溶液。這種帶電的水凝膠最終是理想的解決方案-一種功能性電解質，對外部壓力敏感，可以進行離子傳輸并在低功率下獲得高增益。
最終的生物特征壓力傳感器。
所得器件顯示在低于1 V的電壓下工作，功耗約為10 uW，壓力敏感度為1-10 kPa。