基于动态PN结的高性能直流发电机
应用物理
2019-12-04 v1
摘要
在电磁感应发电机之后，寻找无需强磁场的新型发电机需求迫切。无强磁场发电机需要不同于传统发电机的物理图像。由于静态PN结已在集成电路中广泛应用，我们开发了一种名为动态PN发电机的发电装置，其具有高电流密度和电压输出，通过滑动两种费米能级不同的半导体将机械能转化为电能。我们实现了开路电压3.1 V、短路电流密度1.0 A/m2的动态N-GaAs/SiO2/P-Si发电机。基于动态PN结中内建电场反弹扩散载流子提出了动态PN发电机的物理机制，这打破了PN结中漂移与扩散电流的平衡。此外，我们还实现了开路电压5.1 V、短路电流密度112 A/m2（11.2 mA/cm2）的动态MoS2/AlN/Si发电机，其可有效输出直流电并直接点亮蓝色发光二极管。该动态MoS2/AlN/Si发电机可连续工作数小时而无明显衰减，展示了其独特机制及在可利用机械能的诸多领域的潜在应用。
引用
@article{arxiv.1901.00701,
title = {High Performance Direct-Current Generator Based on Dynamic PN Junctions},
author = {Yanghua Lu and Sirui Feng and Zhenzhen Hao and Runjiang Shen and Shisheng Lin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.00701},
year = {2019}
}