[发明专利]摩擦电子学调谐二极管及应用其的调制电路

说明书

本发明提供了一种摩擦电子学调谐二极管及应用其的调制电路。所述摩擦电子学调谐二极管，包括：摩擦纳米发电机；阻抗元件；PN结元件，其第一端连接至所述摩擦纳米发电机的第一输出端，其第二端通过所述阻抗元件连接至所述摩擦纳米发电机的第二输出端；其中，所述PN结元件的第一端还连接至所述摩擦电子学调谐二极管的第一输出端，其第二端还连接至所述摩擦电子学调谐二极管的第二输出端，通过所述摩擦纳米发电机在外力作用下产生的可调静电势调控PN结元件的结电容。本发明实现了摩擦纳米发电机对PN结等效电容的主动式调制，实现了对模拟信号的主动式人机交互调制，制备工艺简单、选材广泛，成本较低。

技术领域

本发明涉及柔性电子学领域，尤其涉及一种摩擦电子学调谐二极管及应用其的调制电路。

背景技术

随着社会的发展，人们在即时通讯、智能可穿戴设备、个人健康监测以及无线传感领域对电子器件的需求越来越大，要求也越来越高。但是当前绝大多数的电子器件与外界环境缺乏一种有效的直接交互机制，人们很难主动式地参与到电子电路的调控中。而在电子电路调控领域，模拟信号调制起着非常重要的作用，如何实现对模拟信号的主动式人机交互调制就成了研究人员面临的一个巨大挑战。

2012年，美国佐治亚理工学院王中林教授课题组率先提出了摩擦纳米发电机这一概念，这种发电机的工作原理是基于摩擦起电和静电感应的耦合，将两种镀有电极并具有不同带电特性的高分子材料贴合在一起，在外界机械力的作用下产生机械形变，使两种材料发生相互摩擦。由于两种材料具有不同的得失电子能力，会产生电荷分离并形成一个内建电势差，两个镀好的电极通过静电感应在表面产生感应电荷，并在摩擦静电势的驱动下经过外电路形成电流。除了直接利用摩擦纳米发电机作为自驱动系统，我们还利用它产生的静电势调控电子学器件。在2014年，中国科学院北京纳米能源与系统研究所张弛研究员和王中林院士首次提出了摩擦电子学新领域，它利用摩擦产生的静电势作为栅电压来调控半导体中载流子的输运特性。迄今为止，摩擦电子学已经成功运用到逻辑电路、有机LED、有机存储、智能触碰开关、光电晶体管和晶体管触觉传感阵列中，并为主动式模拟信号调制提供了一个新的思路。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种摩擦电子学调谐二极管及应用其的调制电路，实现了摩擦纳米发电机对PN结等效电容的主动式调制，可以很好地取代传统电路里的电容器件，尤其是可调电容器件，可用于模拟信号的调制，包括但不限于频率调制、移相和滤波等信号处理，实现了对模拟信号的主动式人机交互调制，制备工艺简单、选材广泛，成本较低。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种摩擦电子学调谐二极管，包括：摩擦纳米发电机；阻抗元件；PN结元件，其第一端连接至所述摩擦纳米发电机的第一输出端，其第二端通过所述阻抗元件连接至所述摩擦纳米发电机的第二输出端；其中，所述PN结元件的第一端还连接至所述摩擦电子学调谐二极管的第一输出端，其第二端还连接至所述摩擦电子学调谐二极管的第二输出端，通过所述摩擦纳米发电机在外力作用下产生的可调静电势调控PN结元件的结电容。

根据本发明的另一方面，提供了一种调制电路，包括：待调制部件；以及所述摩擦电子学调谐二极管，用于利用其输出的可变电容对所述待调制部件进行调制。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明一种摩擦电子学调谐二极管及应用其的调制电路至少具有以下有益效果其中之一：

(1)采用摩擦纳米发电机与PN结元件相结合，实现了摩擦纳米发电机对PN结等效电容的主动式调制，可以很好地取代传统电路里的电容器件，尤其是可调电容器件。

(2)摩擦电子学调谐二极管可用于模拟信号的调制，包括但不限于频率调制、移相和滤波等信号处理，实现了对模拟信号的主动式人机交互调制；