[发明专利]面向物联网的具有自供电功能的HBT管放大器

说明书

本发明提供的面向物联网的具有自供电功能的HBT管放大器，主要包括：具有热电转换功能的HBT放大管、电阻、电容、稳压电路和大电容充电电池等。其中，当HBT管放大器正常工作时，射频HBT放大管产生大量的废热，通过其上对称摆放的36个热电偶，根据Seebeck效应，实现热能到电能的直接转换，产生较大的塞贝克电压。将塞贝克电压的“‑”极接地，“+”极接稳压电路和大电容，进行电能存储，通过检测存储电量的大小，从而检测热耗散功率的大小；输出稳定的直流电压为HBT放大器提供电能，实现了自供电和绿色能源的可持续。此外，将射频HBT放大器产生废热回收，增强了散热性能，提高了可靠性，延长了使用寿命。

技术领域

本发明提出了一种面向物联网的具有自供电功能的HBT管放大器，属于微电子机械系统(MEMS)的技术领域。HBT是异质结双极晶体管(heterojunction bipolartransistor)的缩写。

背景技术

物联网作为第三次信息技术革命的重要组成部分，得到了业界的广泛关注。相应地，有关于物联网的无线传感网络正在快速发展，其中，自供电传感器和能量收集等的有关报道相继出现。目前，物联网射频收发组件面临的重大问题技术供电问题和散热问题。研究发现，物联网射频收发组件中发射部分大约有80％的功率以热的形式耗散了，常用的供电技术多为不易更换且容量有限的锂电池。而自供电、能量收集技术可以利用环境中的能量，既有助于改善功耗，又有利于散热。其中，温差发电系统原理十分简单，只要发电模块两端有温差就可持续不断地产生电力输出。

本发明即是基于GaAs工艺和MEMS表面微机械加工工艺设计了一种面向物联网的具有自供电功能的HBT管放大器，这是一种应用在物联网通讯中的HBT管放大器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向物联网的具有自供电功能的HBT管放大器，具有热电转换功能的HBT根据Seebeck效应，实现热能到电能的转换，产生直流电压输出到稳压电路和充电电池，作为HBT放大器的电源，实现了自供电和绿色能源的可持续。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种面向物联网的具有自供电功能的HBT管放大器，包括：具有热电转换功能的HBT放大管、电阻、电容、稳压电路和大电容充电电池；信号通过隔直电容C1输入到HBT放大管的基极，电阻R1和电阻R2分别为HBT放大管的基极的上下偏置，HBT放大管的发射极通过电阻R3接地，HBT放大管的集电极通过电阻R4接到VDD，放大后的信号通过HBT放大管的集电极输出，HBT放大管的集电极通过隔直电容C2接负载电阻R5，稳压电路和大电容充电电池接VDD；所述具有热电转换功能的HBT放大管产生塞贝克电压，塞贝克电压的输出极“+”极接稳压电路和大电容充电电池，“-”极接地。

进一步的，所述具有热电转换功能的HBT放大管以半绝缘的砷化镓为衬底，在衬底上设有N+型砷化镓层的掩埋集电极、N-型GaAs层的内集电区、P型GaAs层的基区、N型AlGaAs层的发射区、N+型GaAs发射区接触层、集电极、基极、发射极；所述集电极、基极、发射极的四周分别设有绝缘层；所述集电极、基极、发射极的四周的绝缘层上分别设有若干热电偶，热电偶之间通过金属连线串联，并留下两个热电偶电极作为塞贝克电压的输出极“+”极和“-”极，“+”极接稳压电路和大电容充电电池，“-”极接地；所述热电偶由热电偶金属臂和热电偶砷化镓臂通过金属连线串联而成。

进一步的，所述绝缘层的材质为二氧化硅。

进一步的，所述集电极、基极、发射极的四周的绝缘层上分别设有12个热电偶。

更进一步的，所述集电极、基极、发射极的左右侧各摆放4个热电偶，上下侧各摆放2个热电偶。

进一步的，针对HBT管放大器正常工作时的温度的分布不同，根据Seebeck效应实现热电能量转换，收集废热，增强了其散热性能，提高了可靠性，延长了使用寿命。