SBIR Phase I: Wide Bandgap Semiconductor Betavoltaic Powered Sensor Controller

SBIR 第一阶段:宽带隙半导体贝塔伏特供电传感器控制器

基本信息

  • 批准号:
    1746236
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.38万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-01-01 至 2018-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project is a breakthrough power source for small electronic devices that will move the reality of smart cities and smart rural areas closer to the vision. The center piece of the innovation is the wide bandgap semiconductor betavoltaic power source, essentially an innovative nuclear-based micro-battery. The energy storage density of this power source is estimated to be three orders of magnitude greater than conventional NiMH battery technology. This power innovation will be combined with the very latest in ultra low power electronics and energy harvesting circuitry to realize sensors that are effectively self-powered for the useful life of device. The betavoltaic power source will enable the realization of the ?Internet-of-Things? vision by solving the power challenge, supporting the public good through enhanced safety and security, improved mobility and support for new and disruptive business ventures. The proposed project will attempt to solve a portion of the power challenge that today limits the implementation and scale of Internet of Things (IoT) solutions. Experts predict billions and possibly trillions of "things" connected by IoT technologies. This requires transformative advances in the science, technology, and engineering. The proposed betavoltaic power source will achieve advancements in all three areas, focused on the power challenge. Although research papers have been published on micro nuclear batteries, the power levels of the previous implementations are insufficient for broad market application. Through the use of novel fabrication techniques and optimal material selection and placement, the proposed power source will achieve at least an order of magnitude improvement in power efficiency over any previous result achieved, with target power efficiency level in excess of 30%. This surpasses the breakout power level required for mass adoption of the new power source. Work on this power source will result in new technology development for enhancing the efficiency of nuclear micro-battery. New semiconductor material processing and fabrication techniques related to the incorporation of radioactive materials will be developed as well as greater understanding of wide band gap semiconductor material behavior under irradiation as applied to radiation-hardened electronics.
这项小型企业创新研究(SBIR)I阶段项目的更广泛的影响/商业潜力是小型电子设备的突破性电源,将使智慧城市和智能农村地区的现实更接近愿景。创新的中心部分是宽带的宽带半导体betavoltaic电源,本质上是一种创新的基于核核的微型电池。该电源的能量储能密度估计比传统的NIMH电池技术大三个数量级。该功率创新将与最新的超低功率电子设备和能源收集电路的最新创新相结合,以实现有效自动化设备使用寿命的传感器。 betavoltaic电源能够实现?通过解决权力挑战,通过增强的安全性和保障来支持公共利益,提高移动性以及对新的和破坏性的商业企业的支持来支持远见。 拟议的项目将试图解决一部分权力挑战,这些挑战今天限制了物联网(IoT)解决方案的实施和规模。专家预测,物联网技术相关的数十亿美元,可能是数万亿个“事物”。这需要科学,技术和工程学的变革性进步。拟议的Betavoltaic电源将在所有三个领域取得进步,重点是电力挑战。尽管研究论文已经发表了有关微电池的文章,但先前实施的功率水平不足以用于广泛的市场应用。通过使用新颖的制造技术以及最佳的材料选择和放置,所提出的电源将与任何先前的结果相比,功率效率至少提高,目标功率效率水平超过30%。这超过了大量采用新电源所需的突破功率水平。在此电源上的工作将导致新的技术开发,以提高核微气压的效率。将开发与放射性材料合并有关的新的半导体材料加工和制造技术,以及对辐射式电子设备的辐射,对宽带间隙半导体材料行为的更深入了解。

项目成果

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