在零功率温度传感器可以让可穿戴设备、智能家居设备耗电

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的电子工程师已经开发了一个温度传感器，运行仅113皮瓦功率低628倍的功率比国家的艺术和100亿倍小于一瓦。这种“近零功耗”温度传感器可以延长可穿戴或植入设备的寿命，监测体温、智能家居监控系统、物联网设备和环境监测系统。

研究人员还说，这项技术还可以使一类新的设备能够通过从低能量来源（如身体或周围环境）获取能量来供电。这项工作发表在6月30日的科学报告中。

“我们的愿景是使很不显眼的可穿戴设备，所以看不见的用户几乎不知道他们穿着他们的服饰，使他们的unawearables。”我们的新零功率技术有一天可以消除需要不断改变或电池充电，”Patrick Mercier说，在加州圣地亚哥雅可布工程这项研究的资深作者学校电气工程教授。

”我们建设有这样的低功耗的要求，他们可能只是一个小小的电池运行多年的系统，”王晖说，一个电气工程专业的博士生，名士的实验室和研究的第一作者。

建筑的超低功耗、小型化的电子设备是在加州圣地亚哥名士的高效节能微系统实验室的主题。名士也为可穿戴传感器在加州圣地亚哥中心副主任。他的团队工作的一个重点是提高集成电路各个部分的能量效率，以减少整个系统对电源的需求。

一个例子是在医疗设备或智能恒温器中发现的温度传感器。而先进的温度传感器的电力需求已减少到低至几十纳瓦，一名士的集团开发的运行在短短113皮瓦- 628倍的低功率。

最小功率

他们的新方法包括最小化两个域中的功率：电流源和温度转换到数字读出。

研究人员用所谓的“门漏”晶体管制造了一种超低功耗电流源，晶体管通过电子屏障或门极微小的电流泄漏。晶体管通常有一个能打开和关闭电子流的门。但随着现代晶体管尺寸的不断缩小，栅极材料变得如此薄，以致于无法阻止电子泄漏，这种现象被称为量子隧道效应。

门漏在微处理器或精密模拟电路系统中被认为是有问题的。在这里，研究人员正在利用它-他们利用这些微小的电子流水平来驱动电路。

惠说：“许多研究人员试图消除泄漏电流，但我们正在利用它来建立一个超低功率电流源。”。

利用这些电流源，研究人员开发出一种不太耗电的数字化温度的方法。这个过程通常要求通过电阻电流-电阻随温度变化-然后测量产生的电压，然后用高功率模数转换器将电压转换到相应的温度。

温度传感器集成到一个小的芯片面积0.15平方毫米的测量0.15×。

研究人员发明了一种新的系统，将温度直接数字化并节省能源，而不是传统的工艺。他们的系统由两个超低功率电流源组成：一个是在一定的时间内对电容器充电，而不考虑温度，一个电荷以随温度变化的速率充电，在较低的温度下速度较慢，在较高的温度下更快。

随着温度的变化，系统采用这样的依赖于温度的电流源电荷在相同的时间内的固定电流源。内置的数字反馈回路均衡充电时间重新连接依赖于温度的电流源电容大小不同的-这个电容的大小是实际温度成正比。例如，当温度下降时，与温度相关的电流源会慢一些，反馈回路通过切换到一个更小的电容器来补偿，电容器决定一个特定的数字读出。

温度传感器集成到一个小的芯片面积0.15平方毫米的测量0.15×。研究人员说，它的工作温度从零下20摄氏度到40摄氏度，即使在接近零度的情况下，其性能也相当于最先进的技术。一种折衷方案是，传感器的响应时间大约为每秒一次温度更新，这比现有的温度传感器稍慢一些。然而，研究人员说，这种响应时间对于人体、家庭和其他环境中温度波动不快的设备是足够的。

前进，该小组正在努力提高温度传感器的精度。该团队还优化了设计，使其能够成功地集成到商业设备中。