2021 Fiscal Year Annual Research Report
Study of Novel RF Rectifiers for RF Energy Harvesting
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18K04267
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田中 愼一 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (00556243)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 整流器 / FET / 閾値電圧 / 共振 / コイル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度まで，ダイオードの有限の閾値電圧が整流器の微弱電波に対する感度を阻害する課題を共振コイルを用いて解決する手法を検討してきた。これにより，共振コイルを用いない場合と比較して，20dB以上低い電力レベルの電波も整流することが可能になった。
本年度は，FETを用いて微弱電波に対応する整流器を検討したところ，実質的にゼロ閾値電圧を有する整流素子を実現できることをシミュレーションで見出した。近年，エンハンスメントモード（Eモード）FETのゲートとドレインを短絡した２端子素子であるGAD（Gated-Anode Diode）がダイオードと同じ動作をすることに着目した研究が報告されている。我々が検討した整流素子は，EモードFETのドレイン（もしくはソース）を共振コイルを介してゲートと短絡させる構成である。ゲートにはたらく誘導効果により，正のドレイン電圧（VDS>0）を印加したときはゲートには負の電圧（VGS<0）が印加するため，電流は遮断される。一方，負のドレイン電圧（VDS<0)が印加したときは，ゲートには大きな正電圧（VGS>0）が印加されるため，FETのI-V特性の第3象限（VDS<0，ID<0）において，Knee電圧の制限一杯に電流（ID<0）が流れる。FETのI-V特性は原点（VDS＝０、ID=0)を通るため，これは本提案素子がゼロ閾値のダイオードとして動作することを意味する。無論，これは交流の場合に限った動作であり，直流では動作はGADの動作となる。しかし，交流ではGADとは全く異なる動作をするため，本手法を用いて従来手法では実現し得なかった高感度の整流器を実現できる可能性があることが示された。本成果は，電子情報通信学会総合大会（3月）にて口頭発表した。
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