[发明专利]面向物联网的具有自供电功能的MESFET管放大器

说明书

本发明的面向物联网的具有自供电功能的MESFET管放大器，包括具有热电转换功能的MESFET放大管、电阻、电容、稳压电路和大电容充电电池。在传统的MESFET放大管上生长一层二氧化硅层，在MESFET放大管的源漏栅上各制作12个由热电偶金属臂和热电偶砷化镓臂组成的热电偶，用金属连线Au将其串联，留下两个电极作为塞贝克电压输出极“+”极和“‑”极。信号通过隔直电容C1输入到MESFET放大管的栅极，电阻R1和电阻R2构成偏置，源极通过电阻R3接地，放大后的信号通过MESFET放大管的漏极输出；将塞贝克电压的“‑”电极接地，“+”电极接稳压电路和大电容。根据Seebeck效应，MESFET放大器将自身工作时产生的废热回收转换成电能，进行电能存储和自供电，增强其散热性能的同时延长了使用寿命。

技术领域

本发明涉及微电子机械系统(MEMS)的技术领域，具体涉及一种面向物联网的具有自供电功能的MESFET管放大器。MESFET(Metal Epitaxial-Semiconductor Field EffectTransistor)，即金属-半导体场效应晶体管。

背景技术

继计算机、互联网与移动通信网之后，物联网作为又一次信息产业浪潮，世界上的许多事物，小到手表、手环，大到汽车，只要嵌入一个微型芯片，就使其变得智能化，并且其所需功耗十分低。随着能量收集技术的不断发展，近年来不断出现对微小功率浪费能源收集与利用的报道。将浪费的能量以及环境中无所不在的能量收集起来，转换成电能，为各种电子设备供能，是服务于物联网的有效途径。温差发电技术帮助人们收集环境中的热能，转换成电能，为物联网或可穿戴设备供电，实现能量自供给。

半导体温差发电是一种绿色的能源技术，是一种新型的发电技术，它具有如下优点：(1)结构紧凑、无磨损、无泄漏；(2)寿命长且可靠性高；(3)无有害物排放、无噪音污染。其中，半导体温差发电技术的一个关键问题是温差的产生，也就是热源的获得，又因为MESFET管放大器工作时所产生的废热正好作为热源，如此节约能源的同时减少了环境污染。

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MESFET管放大器，这是一种应用在物联网通讯中的MESFET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MESFET管放大器，具有热电转换功能的MESFET根据Seebeck效应，实现热能到电能的转换，将产生的电压输入到大电容，进行电能存储；将产生的电压输入到稳压电路，输出稳定的直流电压，输出作为电源，为MESFET放大器自身提供电能。

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MESFET管放大器，包括：具有热电转换功能的MESFET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MESFET放大管的栅极，电阻R1和电阻R2分别为栅极的上下偏置，MESFET放大管的源极通过电阻R3接地，MESFET放大管的漏极通过电阻R4接到VDD，放大后的信号通过MESFET放大管的漏极输出，MESFET放大管的漏极通过隔直电容C2接负载电阻R5，稳压电路和大电容充电电池接VDD；所述MESFET放大管以半绝缘的GaAs为衬底，衬底上设有N型GaAs导电沟道层、MESFET源区、MESFET漏区、源区欧姆接触金锗合金层、漏区欧姆接触金锗合金层、栅极肖特基接触金层；所述源区欧姆接触金锗合金层、漏区欧姆接触金锗合金层、栅极肖特基接触金层的四周分别设有绝缘层；所述栅源漏区的绝缘层上分别设有若干个热电偶；所述热电偶包括热电偶金属臂和热电偶砷化镓臂，并用金属连线Au将上述热电臂串联，形成热电偶；所述栅源漏区的热电偶之间通过金属连线Au串联，栅源漏区分别留出2个热电偶电极；用金属连线Au将栅源漏区的热电偶电极串联，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。