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캘리포니아 대학교 샌 디에이고는 30일(미국 시간)불과 113피코 와트(pW)에서 가동하는 온도 센서를 개발했다. 이는 최첨단 기술의 628배 낮은, 그리고 1W의 약 100억분의 1의 수치이다.이 온도 센서에서 체온을 감시하는 웨어러블 단말기나 임플란트 단말, 스마트 홈 모니터링 단말 등의 구동 시간을 비약적으로 향상시키는 것이 기대되고 있다.

본 기술은 전원과 디지털 온도 표시의 에너지 소비를 최소화한다는 것에서 이루어졌다.

전원으로서는 기존 마이크로 프로세서 등의 반도체에서 문제시되고 있는 양자 터널링 효과에 따른 게이트 누설이란 현상을 역이용하다, 그 현상에서 새는 미량의 전자를 에너지원으로 회로를 움직인다고 하는 방법을 취했다.

온도를 디지털 표시하려면 온도에 따라서 변화하는 저항에 전류를 흘렸고 이어 전압을 계측하고, 그 전압을 AD컨버터에서 온도로 변환하는 방법이 이용되고 있다.

이에 대한 연구 팀은 온도를 직접 디지털화하는 시스템을 구축했다. 이 시스템은 온도와 관계 없이 일정 시간에 콘덴서를 충전하는 전원과 온도에 따른 시간으로 충전하는 전원을 조합하고 있다.모두 초저 전력으로 움직인다.

온도가 변화하면 온도 의존의 전원은 고정형 전원과 같은 시간을 두고 충전하면 시스템이 적응을 도모한다.내장된 디지털 피드백 루프가 온도 종속형 전원을 다른 용량의 콘덴서에 잇는 고치기로 충전 회수를 균등하게 한다.

이 콘덴서의 용량은 실제 온도에 비례한다.이에 의한 온도가 떨어지면 온도 의존의 한 전원은 더 늦게 충전하고 내장된 피드백 루프가 더 작은 콘덴서로 대체함으로써 충전 회수가 균등화되어 온도가 디지털 표시된다.

이 온도 센서는 0.15mm× 0.15mm크기의 칩으로 통합되어,-20℃에서 40℃에서 기능하고 그 기능은 거의 제로 파워인데도 불구하고 다른 온도 센서에 못지않다.계측 시간이 1℃을 약 1초로 비교적 느리지만 인체나 집의 온도 등은 급격히 온도가 달라지는 것은 생각하기 어렵기 때문에 예상되는 용도에서는 문제가 없다는 것이다.

또 이 기술로 인체나 주변 환경 등의 저 에너지 소스로부터 에너지를 채취하는 새로운 디바이스를 만들 수 있다.

본 기술을 고안한 연구 팀은 온도 측정의 정밀도 향상을 향해서 아직 개선을 계속하고 있다.

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