Solarzellen wandeln Lichtenergie in Elektrizität um, und das Prinzip der bildgebenden Sensoren besteht darin, Licht in elektronische Signale umzuwandeln.Wenn Sie beide zu einem kombinieren können, können Sie einen Bildsensor mit eigenen Solarladefähigkeiten erhalten, Forscher der University of Michigan behaupteten kürzlich Sie haben diesen Sensor bereits gemacht: Der Sensor kann 15 Bilder pro Sekunde mit nur Tageslichtstrahlung aufnehmen.
Der Leiter des Forschungsteams, Euisik Yoon, Professor für Elektrotechnik und Informatik an der Universität von Michigan, sagte, dass dieser Sensor, wenn er mit einem Mikroprozessor und einem drahtlosen Transceiversystem kombiniert wird, eine kompakte Kamera erzeugen kann, die Bilder übertragen kann.
Frühere lichtbetriebene bildgebende Sensoren können grob in zwei Kategorien eingeteilt werden: Die erste Kategorie besteht darin, einige der Pixel des Sensors durch photovoltaische Zellen zu ersetzen.Diese Methode ist theoretisch kein Problem, aber eine Erhöhung der Anzahl von photovoltaischen Zellen muss die Anzahl der Pixel reduzieren. und umgekehrt Die zweite Kategorie besteht darin, das Pixel zwischen dem Bildgebungszustand und dem Energieerzeugungszustand schalten zu lassen.Im Prinzip ist dies auch möglich, aber das System wird komplexer und wird unweigerlich die maximale Anzahl von Bildern pro Sekunde des Sensors begrenzen.
Professor Yoon und der Postdoc Sung-Yun Park schufen die dritte Methode: Sie bemerkten, dass viele Photonen an der Kamera ankamen, aber nicht von der Photodiode in Elektrizität umgewandelt wurden, sondern die Lücke zwischen den Photodioden überquerten und die Energie an die Photodiode weiterleiteten. Das Substrat Dann legten zwei Leute eine zweite Diodenschicht hinter die Photodiode als eine photovoltaische Schicht, um diese Elektronen in elektrische Energie umzuwandeln.So wurde die Photonenenergie, die den Sensor erreichte, vollständiger verwendet.
Da Photovoltaik-Dioden seit langem in Gebrauch sind, wurden sie nie durch Austreten von Photonenenergie zur Stromerzeugung ausgenutzt, sie belegen somit keinen wertvollen Bildpixelraum und erfordern keine aufwendigen Schaltvorgänge.
Der Sensor besteht aus einem Standard-CMOS-Prozess, aber seine Pixelstruktur und seine elektrischen Eigenschaften unterscheiden sich deutlich von herkömmlichen Sensoren: Erstens enthalten die Pixel des neuen Systems einen PN-Übergang und eine Strom erzeugende Diode unter der Fotodiode. Herkömmliche Pixel verwenden negativ geladene Elektronen als Ladungsträger.Das neue System verwendet positiv geladene Löcher als Ladungsträger sowohlfür die Bildgebung als auch für die Energieerzeugung.Löcher bewegen sich schneller als Elektronen, aber sie beeinträchtigen dieBildgebung nicht.
Auf der linken Seite ist ein Bild mit 7,5 Bildern pro Sekunde aufgenommen, und auf der rechten Seite ist ein Bild mit 15 Bildern pro Sekunde aufgenommen.
Die neue Sensorpixelgröße von 5 Mikrometer, die Energieerzeugungskapazität von 998 Millimeter pro Lux pro Quadrat Piva, alle selbsterzeugendes übersteigt bei weitem Sensor Luminanz hellen sonnigen bis 60.000 Lux, ist ausreichend, um die Geschwindigkeit des Systems bei 15 Frames pro Sekunde zu lassen, schießen normalen Lichtverhältnissen 20000-30000 Lux, das System maximale Aufnahmegeschwindigkeit von 7,5 Bildern pro Sekunde entspricht. Standard-Video-Frame-Rate von 30 Bildern pro Sekunde, aber dies ist nicht erforderlich.
Darüber hinaus stellt das Forschungsteam, sowie reduzierte Leistungsaufnahme des Systemraumes. Teams eine Vielzahl von Low-Power-Technologie getestet, einschließlich dem automatischen Anpassungstechniken entsprechend die Bildrate des Lichts, um dem System zu ermöglichen, größere Beleuchtung an dem gleichen Rahmen zu schaffen, Bewerten.
Das nächste Ziel des Projekts wird eine praktische selbstladende drahtlose Übertragungskamera sein.