半导体器件 能量收集和产生半导体器件 第6部分：垂直接触模式的摩擦电能量收集器测试和评估方法 征求意见稿

1GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6半导体器件能量收集和产生半导体器件第6部分：垂直接触模式的摩擦电能量收集器测试和评价方法定实际使用的垂直接触式摩擦电能量收集器件的性感器的电源。对能量收集器件的技术和尺寸没有任在垂直于两物体平面的接触点存在相对运动的两物体的物理2GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6一种将小尺度物理变化产生的机械/热能转接触式能量收集器contactbasedenergyha摩擦电效应triboelectrice摩擦电传感器triboelectrictransd通过真实表面法向量方向与其理想形式的偏差来量化表面a)介质-介质接触双电极模式b)介质-导体接触双电极模式3GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6c)介质-初级导体接触单电极模式d)介质-导体接触单电极模式说明基本操作参数：d介质厚度Q转移电荷x(t)介电材料间的间隙V电位差g在一定范围内，电路参数在电气上等同于特定电路或器件参数的理想电路元件排列。注:垂直接触模式的摩擦电能量收集器可以显示为如图3所示的部件。该等效电路由电容C、开路电压源Voc和外部负载R组成，电容C将电荷储存为+Q和-Q。a)Rloadd介质厚度x(t)介电材料间的间隙mkz4GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6注:当两个物体接触时，它们表面的某一部分将相互接触。接触面积是一个物体的原子与另一个物体的原子接触4基本额定值和特征参数4.1标识和类型5GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-64.2极限值和操作条件特征参数应如表1所示列出。制造商应明确宣布能量收集的操作条件及其限制。该限值是确保垂直接触式能量收集器在不造成任何损坏的情况下运行发电的最大运行周期。应记录一些强制性输入参数，如施加的力、输入频率、循环次数和收集器的内部阻抗。还可记录一些可选输入参数，如表面粗糙度、应提供一些附加信息，如等效电路、搬运注意事项、物理信息(外形尺寸、端子等)、附件、安装指5.1概述6GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6图5显示了用于测量被测器件电气特性的测试装置。为了测量能量收集器的压或通过的电流。在接触分离之前,界面材料的初始表面电位为零。因此,收集器的和电荷)在初始工作周期经历了不稳定的变化,然后达到一个稳定值。根据接口材料的固有特性，这种不取输出数据。如果使用定制的测试设备而不是直线电机或测力计，这些输入参数,如输入频率,施加的力,b)使用电压表或电流表测量能量收集器外部负载上的电压或通过的电流。7GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6d)通过不同的外部负载得到最大电压和电流，以找到最佳负量电压时，仪表的输入阻抗应比电压源的阻抗高几十倍。例如，如果仪表的输入阻抗仅为1GΩ(典型的短路电流时，应记录电压表的输入阻抗。接触式摩擦电能收集器的输出短路有效值电流如图7所示。8GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6这部分测试的目的是测量在外部负载和输入激励下能量收集器的输出电压。图8给出了输出电压随V(x)=−+Voc(x)……………….(1)这部分测试的目的是在特定输入下，测量和评估通过能量收集器终端特定外部负载的电流。图8给9GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6这部分测试的目的是通过测量带有外部负载的能量收集器的输出电压和电流的时间积分值来评估输出功率。图9显示了测得的输出平均功率随能量收集器外部负载变化的GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6电屏蔽效应，单电极收集器输出性能的下降。然而，对于双电极结构，当两个电极之间的距离增加时，5.3机械特性GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6b）用仪表测量能量收集器的输出电压或通过的电流。控制直线电机、测力计和电值GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6），形分别与图6和图7所示相同。的输出性能(开路有效值电压和短路有效值电流)，除非它由于表面接触面积的增加而达到饱和，从而导致更大的表面电荷密度，如图15所示。电压和电流的振荡波形分别与图6和图7所示GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6有效值电压的不稳定下降，如图16所示。该器件的输出性能随着亲水表面相对湿度的增加而迅速下降，但对于疏水表面则不明显。当相对湿度高于80%时，器件性GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6垂直接触模式A.1双电极模式差消失，感应电子将回流。两种材料之间的周期性接触和分离驱动感应电子在两个电极之间来回流动，直到两个板完全重叠，以重新建立静电平衡。这a)双电极模式b)单电极模式GB/TXXXXX—XXXX/IEC62830-6收集器产生的电压和电流由静电计测量。垂直接触式的摩擦电能收集器的测量装置如图B.1器件稳定120秒，以便表面电荷密度响应于增加的接触面积。开路电压在低压区对压力变化敏感高压区敏感度显著降低。各种施加压力下的输出开路电压曲线如图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