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講演抄録/キーワード
講演名 2020-09-28 14:25
レクテナ昇圧素子に向けた傾斜反転ScAlN圧電薄膜トランス
木下紗里那早大/材研)・柳谷隆彦早大/材研/JST CRESTUS2020-35
抄録 (和) 無数の小型センサを散りばめるIoT社会には半永久的にワイヤレスで電源の供給をする技術が求められる。電波のエネルギーハーベスティングはレクテナという整流回路とアンテナから構成される素子を用いて行われる。しかし電波の強度は微弱であり、レクテナを効率的に駆動できない。そこで入力電波の電圧を昇圧する小型素子として、圧電薄膜共振子と圧電トランスの動作を組み合わせた新しい圧電トランス薄膜共振子を提案する。本報告では、ScAlN圧電薄膜の多層構造を用いた圧電トランス2種および誘電率の異なる異種材料を組み合わせた圧電トランスの作製に成功し、それぞれ電圧増幅を確認した。また、圧電薄膜トランスの電圧増幅率を定式化した。加えて簡易な等価回路を記述し、駆動周波数付近でMasonの等価回路モデルとよく一致した。 
(英) Battery-less sensors require energy harvesting from the ambient environment. RF-DC conversion with a rectifying antenna (so-called rectenna) is generally used to obtain energy from ambient electromagnetic waves. However, RF-DC conversion efficiency significantly decreases for weak RF signals such as the ambient electromagnetic waves. In this study, we introduce new types of BAW piezoelectric transformers based on ScAlN thin films in order to amplify the RF signal in the rectenna. The theoretical voltage gain was simulated by Mason’s equivalent circuit model. We also derived the simple formula describing the voltage gain of the BAW piezoelectric transformers without using the circuit model. New simpler model which is enough accurate in the vicinity of the resonant frequency was derived. The new 3 types of BAW piezoelectric transformers (based on (i) c-axis zig-zag HBAR structures, (ii) c-axis zig-zag FBAR structures and (iii) the combination of PZT and ScAlN thin films) were experimentally and theoretically demonstrated.
キーワード (和) 圧電トランス / レクテナ昇圧素子 / c軸傾斜配向ScAlN薄膜 / 圧電薄膜の多層化 / / / /  
(英) Piezoelectric transformer / Rectenna / c-Axis tilted ScAlN film / Polarity inverted multilayer piezoelectric film / / / /  
文献情報 信学技報, vol. 120, no. 174, US2020-35, pp. 45-50, 2020年9月.
資料番号 US2020-35 
発行日 2020-09-21 (US) 
ISSN Print edition: ISSN 0913-5685  Online edition: ISSN 2432-6380
著作権に
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技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します.(許諾番号:10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034)
PDFダウンロード US2020-35

研究会情報
研究会 US  
開催期間 2020-09-28 - 2020-09-28 
開催地(和) オンライン開催 
開催地(英) Online 
テーマ(和) 一般(共催:東北大学電気通信研究所 超音波エレクトロニクス研究会、日本超音波医学会光超音波画像研究会、レーザー学会光音響イメージング技術専門委員会) 
テーマ(英)  
講演論文情報の詳細
申込み研究会 US 
会議コード 2020-09-US 
本文の言語 日本語 
タイトル(和) レクテナ昇圧素子に向けた傾斜反転ScAlN圧電薄膜トランス 
サブタイトル(和)  
タイトル(英) c-Axis tilted ScAlN film piezoelectric transformer in the UHF range 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) 圧電トランス / Piezoelectric transformer  
キーワード(2)(和/英) レクテナ昇圧素子 / Rectenna  
キーワード(3)(和/英) c軸傾斜配向ScAlN薄膜 / c-Axis tilted ScAlN film  
キーワード(4)(和/英) 圧電薄膜の多層化 / Polarity inverted multilayer piezoelectric film  
キーワード(5)(和/英) /  
キーワード(6)(和/英) /  
キーワード(7)(和/英) /  
キーワード(8)(和/英) /  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) 木下 紗里那 / Sarina Kinoshita / キノシタ サリナ
第1著者 所属(和/英) 早稲田大学/各務記念材料技術研究所 (略称: 早大/材研)
Waseda University/ZAIKEN (略称: Waseda Univ./ZAIKEN)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 柳谷 隆彦 / Takahiko Yanagitani / ヤナギタニ タカヒコ
第2著者 所属(和/英) 早稲田大学/各務記念材料技術研究所/JST CREST (略称: 早大/材研/JST CREST)
Waseda University/ZAIKEN/JST CREST (略称: Waseda Univ./ZAIKEN/JST CREST)
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講演者
発表日時 2020-09-28 14:25:00 
発表時間 25 
申込先研究会 US 
資料番号 IEICE-US2020-35 
巻番号(vol) IEICE-120 
号番号(no) no.174 
ページ範囲 pp.45-50 
ページ数 IEICE-6 
発行日 IEICE-US-2020-09-21 


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