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【導(dǎo)讀】最近，美國加州大學(xué)圣迭戈分校的電氣工程師開發(fā)了一款溫度傳感器，其功率只有113皮瓦，不足1瓦特100億分之一。未來，這款幾乎零功耗的溫度傳感器有望應(yīng)用于可穿戴設(shè)備、植入式設(shè)備、智能家居監(jiān)控設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和環(huán)境監(jiān)測設(shè)備等產(chǎn)品。

（圖片來源：David Baillot/加州大學(xué)圣迭戈分校雅各布斯工程學(xué)院）

Mercier也是加州大學(xué)圣迭戈分校可穿戴傳感器實驗室的聯(lián)合主任。他的節(jié)能微系統(tǒng)實驗室位于加州大學(xué)圣迭戈分校，其主題就是構(gòu)建這種超低功耗、小型化的電子設(shè)備。他的研究小組的工作重點主要是提高整個集成電路中單個部分的能源效率，從而降低整個系統(tǒng)的功耗。然而，一個很好的案例便是這種用于醫(yī)療設(shè)備或者智能恒溫設(shè)備的溫度傳感器。

這項研究的論文于6月30日發(fā)表在《科學(xué)報告》雜志上。

技術(shù)

（圖片來源：David Baillot/加州大學(xué)圣迭戈分校雅各布斯工程學(xué)院）

流通過電阻，電阻的阻值隨溫度發(fā)生變化，然后測量產(chǎn)生的電路，再使用高功率模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將這個電壓轉(zhuǎn)化成相關(guān)的溫度。

研究人員采用一種新工藝取代了傳統(tǒng)工藝，他們開發(fā)出了一種創(chuàng)新系統(tǒng)直接數(shù)字化溫度并且節(jié)省功耗。他們的系統(tǒng)由兩個超低功耗的電流源組成：一個在固定時間內(nèi)為電容充電，而不考慮溫度；另外一個隨著溫度變化進(jìn)行充電，溫度越慢則速度越慢，溫度越高則速度越快。

隨著溫度變化，系統(tǒng)也在調(diào)整，讓依賴于溫度的電流源和固定電流源的充電時間相同。內(nèi)置的數(shù)字反饋回路，通過將依賴溫度的電流源重新連接于不同尺寸的電容（電容的尺寸和實際的溫度直接成正比。），均衡充電時間。例如，當(dāng)溫度下降時，依賴溫度的電流源充電變慢，反饋回路通過切換至更小的電容進(jìn)行補(bǔ)償，這個電容決定了特殊的數(shù)字讀數(shù)。

溫度傳感器集成到一個小型芯片中，其面積只有 0.15 × 0.15 平方毫米。它的工作溫度范圍是：零下20攝氏度到40攝氏度。

研究人員稱，即使是接近零功率，它的性能完全可以與目前最先進(jìn)的技術(shù)相比。然而，這種傳感器的響應(yīng)時間是約為每秒鐘一次溫度更新，這一點比現(xiàn)有的溫度傳感器要慢。可是研究人員稱，這種響應(yīng)時間足以滿足人體、家居和其他環(huán)境設(shè)備的需求，這些設(shè)備測量的溫度不會迅速波動。

價值

（圖片來源：David Baillot/加州大學(xué)圣迭戈分校雅各布斯工程學(xué)院）

未來

下一步，團(tuán)隊將致力于提高溫度傳感器的精準(zhǔn)度，也將優(yōu)化它的設(shè)計，使其可以成功集成到商用設(shè)備中

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