基于晶向優化和Sn合金化技術的一種2.45 G弱能量微波無線輸能用Ge基肖特基二極管*

宋建軍 張龍強 陳雷 周亮 孫雷蘭軍峰 習楚浩 李家豪

1) (核電安全監控技術與裝備國家重點實驗室, 深圳 518172)

2) (北京微電子技術研究所, 北京 100076)

3) (西安電子科技大學微電子學院, 西安 710071)

肖特基二極管是2.45 G弱能量密度無線能量收集系統的核心器件, 其性能決定了系統整流效率的上限.從材料設計角度出發, 利用晶向優化技術和Sn合金化技術, 提出并設計了一種大有效質量、大親和能和高電子遷移率的Ge基復合半導體.在此基礎上, 進一步利用器件仿真工具, 設定合理的器件材料物理參數與幾何結構參數, 實現了一種2.45 G弱能量微波無線輸能用Ge基肖特基二極管.基于該器件SPICE模型的ADS整流電路仿真表明: 與傳統Ge肖特基二極管相比, 該新型Ge基肖特基二極管在輸入能量為–10— –20 dBm的弱能量工作區域, 能量轉換效率提升約10%.本文技術方案及相關結論, 可為解決2.45 G弱能量密度無線能量收集系統整流效率低的問題提供有益的參考.

1 引 言

隨著無線通信技術的發展, 大量無線設備(如智能手機, 家用Wi-Fi, 通信基站, 廣播電塔等)的出現給我們的生活帶來了極大的便利, 這些設備不間斷地發射無線電波, 它們之間通過無線電進行信息傳遞, 除此以外, 其余大部分能量都在環境中衰減浪費掉了.根據我國環境射頻能量分布評估,2.45 G 射頻信號為環境中的主要射頻(radio frequency, RF)信號源, 但測得的環境射頻功率密度較低[1,2].如果能將這部分能量利用起來, 并實現非接觸無線供電, 將突破傳輸線的……