半導體器件 能量收集和產(chǎn)生半導體器件 第6部分：垂直接觸模式的摩擦電能量收集器測試和評估方法 征求意見稿

1GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6半導體器件能量收集和產(chǎn)生半導體器件第6部分：垂直接觸模式的摩擦電能量收集器測試和評價方法定實際使用的垂直接觸式摩擦電能量收集器件的性感器的電源。對能量收集器件的技術(shù)和尺寸沒有任在垂直于兩物體平面的接觸點存在相對運動的兩物體的物理2GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6一種將小尺度物理變化產(chǎn)生的機械/熱能轉(zhuǎn)接觸式能量收集器contactbasedenergyha摩擦電效應triboelectrice摩擦電傳感器triboelectrictransd通過真實表面法向量方向與其理想形式的偏差來量化表面a)介質(zhì)-介質(zhì)接觸雙電極模式b)介質(zhì)-導體接觸雙電極模式3GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6c)介質(zhì)-初級導體接觸單電極模式d)介質(zhì)-導體接觸單電極模式說明基本操作參數(shù)：d介質(zhì)厚度Q轉(zhuǎn)移電荷x(t)介電材料間的間隙V電位差g在一定范圍內(nèi)，電路參數(shù)在電氣上等同于特定電路或器件參數(shù)的理想電路元件排列。注:垂直接觸模式的摩擦電能量收集器可以顯示為如圖3所示的部件。該等效電路由電容C、開路電壓源Voc和外部負載R組成，電容C將電荷儲存為+Q和-Q。a)Rloadd介質(zhì)厚度x(t)介電材料間的間隙mkz4GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6注:當兩個物體接觸時，它們表面的某一部分將相互接觸。接觸面積是一個物體的原子與另一個物體的原子接觸4基本額定值和特征參數(shù)4.1標識和類型5GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-64.2極限值和操作條件特征參數(shù)應如表1所示列出。制造商應明確宣布能量收集的操作條件及其限制。該限值是確保垂直接觸式能量收集器在不造成任何損壞的情況下運行發(fā)電的最大運行周期。應記錄一些強制性輸入?yún)?shù)，如施加的力、輸入頻率、循環(huán)次數(shù)和收集器的內(nèi)部阻抗。還可記錄一些可選輸入?yún)?shù)，如表面粗糙度、應提供一些附加信息，如等效電路、搬運注意事項、物理信息(外形尺寸、端子等)、附件、安裝指5.1概述6GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6圖5顯示了用于測量被測器件電氣特性的測試裝置。為了測量能量收集器的壓或通過的電流。在接觸分離之前,界面材料的初始表面電位為零。因此,收集器的和電荷)在初始工作周期經(jīng)歷了不穩(wěn)定的變化,然后達到一個穩(wěn)定值。根據(jù)接口材料的固有特性，這種不取輸出數(shù)據(jù)。如果使用定制的測試設(shè)備而不是直線電機或測力計，這些輸入?yún)?shù),如輸入頻率,施加的力,b)使用電壓表或電流表測量能量收集器外部負載上的電壓或通過的電流。7GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6d)通過不同的外部負載得到最大電壓和電流，以找到最佳負量電壓時，儀表的輸入阻抗應比電壓源的阻抗高幾十倍。例如，如果儀表的輸入阻抗僅為1GΩ(典型的短路電流時，應記錄電壓表的輸入阻抗。接觸式摩擦電能收集器的輸出短路有效值電流如圖7所示。8GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6這部分測試的目的是測量在外部負載和輸入激勵下能量收集器的輸出電壓。圖8給出了輸出電壓隨V(x)=?+Voc(x)……………….(1)這部分測試的目的是在特定輸入下，測量和評估通過能量收集器終端特定外部負載的電流。圖8給9GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6這部分測試的目的是通過測量帶有外部負載的能量收集器的輸出電壓和電流的時間積分值來評估輸出功率。圖9顯示了測得的輸出平均功率隨能量收集器外部負載變化的GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6電屏蔽效應，單電極收集器輸出性能的下降。然而，對于雙電極結(jié)構(gòu)，當兩個電極之間的距離增加時，5.3機械特性GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6b）用儀表測量能量收集器的輸出電壓或通過的電流?？刂浦本€電機、測力計和電值GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6），形分別與圖6和圖7所示相同。的輸出性能(開路有效值電壓和短路有效值電流)，除非它由于表面接觸面積的增加而達到飽和，從而導致更大的表面電荷密度，如圖15所示。電壓和電流的振蕩波形分別與圖6和圖7所示GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6有效值電壓的不穩(wěn)定下降，如圖16所示。該器件的輸出性能隨著親水表面相對濕度的增加而迅速下降，但對于疏水表面則不明顯。當相對濕度高于80%時，器件性GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6垂直接觸模式A.1雙電極模式差消失，感應電子將回流。兩種材料之間的周期性接觸和分離驅(qū)動感應電子在兩個電極之間來回流動，直到兩個板完全重疊，以重新建立靜電平衡。這a)雙電極模式b)單電極模式GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6收集器產(chǎn)生的電壓和電流由靜電計測量。垂直接觸式的摩擦電能收集器的測量裝置如圖B.1器件穩(wěn)定120秒，以便表面電荷密度響應于增加的接觸面積。開路電壓在低壓區(qū)對壓力變化敏感高壓區(qū)敏感度顯著降低。各種施加壓力下的輸出開路電壓曲線如圖B.2GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6IEC60749-5,Semiconductordevices–Mechanicalandclimatictestmethods–Part5:Steady-statetemperaturehumiditybiaslifetestIEC60749-12,Semiconductordevices–Mechanicalandclimatictestmethods–Part12:Vibration,variablefrequencyIEC62830-1:2017,Semiconductordevices–Semiconductordevicesforenergyharvestingandgeneration–Part1:VibrationbasedpiezoelectricenergyharvestingIEC62830-3:2017,Semiconductordevices–Semiconductordevicesforenergyharvestingandgeneration–Part3:Vibrationbasedelectromagneticenergyha