Estudo de conversores RF-DC para captação de energia utilizando transistores MOS convencionais e SOI de camadas ultrafinas
Com o avanço da Internet das Coisas (IoT), redes de sistemas inteligentes formadas por sensores estão se tornando cada vez mais presentes em diversas aplicações ao redor do mundo. No entanto, alguns obstáculos dificultam sua aplicabilidade. Esses desafios surgem em cenários onde essas redes precisam...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | Brasil |
| Institución: | Centro Universitário da Fundação Educacional Inaciana (FEI) |
| Repositorio: | Repositório do Conhecimento Institucional do Centro Universitário da Fundação Educacional Inaciana (FEI) |
| Idioma: | portugués |
| OAI Identifier: | oai:repositorio.fei.edu.br:FEI/5827 |
| Acceso en línea: | https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/5827 https://doi.org/10.31414/EE.2025.D.132189 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | IoT ULP Conversores RF-DC SOI MOS Captação de energia UTBB |
| Sumario: | Com o avanço da Internet das Coisas (IoT), redes de sistemas inteligentes formadas por sensores estão se tornando cada vez mais presentes em diversas aplicações ao redor do mundo. No entanto, alguns obstáculos dificultam sua aplicabilidade. Esses desafios surgem em cenários onde essas redes precisam abranger áreas extensas, especialmente em locais de difícil acesso. Nesses casos, a alimentação energética dos dispositivos se torna inviável devido a fatores como distância, posicionamento e dispersão geográfica. Para enfrentar esses desafios, diversas tecnologias de captação de energia elétrica têm sido exploradas, utilizando fontes como calor, luz, vibrações e ondas eletromagnéticas, que possam permitir a alimentação de tais sensores, possibilitando a confecção de sistemas de ultrabaixa potência (ULP) energeticamente autônomos. Atualmente, com a presença de inúmeros sinais de Radiofrequência (RF) no ambiente, a captação de energia das ondas de (RF) é uma promissora área de estudo. Para a captação de energia são utilizadas antenas conectadas a circuitos conversores RF-DC de ultrabaixa potência, de maneira a aumentar o valor da tensão DC disponível para alimentação dos sensores. A maior parte destes circuitos utiliza transistores convencionais (MOSFET) ou diodos Schottky para efetuar a conversão dos sinais captados, uma vez que tais dispositivos apresentam tensão de condução inferior a diodos de junção PN. Quanto menor a tensão de condução/limiar dos dispositivos, maior o sinal DC que pode ser entregue à saída. No entanto, uma menor tensão de limiar também resulta em maior corrente de fuga no estado de corte dos dispositivos. Esse compromisso entre potência de saída e corrente de fuga pode ser mitigado com o uso de transistores SOI de última geração, como o UTBB, que permitem a polarização ativa do substrato. Essa técnica possibilita a modulação da tensão de limiar conforme as exigências do circuito, maximizando a relação entre a potência entregue à carga e a corrente de fuga. Portanto, este trabalho tem como objetivo o estudo de circuitos conversores RF-DC, implementados com transistores SOI de última geração. Os resultados obtidos demonstram uma diferença significativa de desempenho, conversores baseados em transistores MOS convencionais apresentaram uma tensão DC de saída estabilizada em 3,8 mV, enquanto os circuitos com transistores UTBB alcançaram até 9,8 mV. A análise é conduzida por meio de simulações computacionais utilizando softwares do tipo Spice, visando maximizar a eficiência da captação de energia (Energy Harvesting) |
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