ANALOG/MIXED SIGNAL
MEMS
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- ELETTRONICA OGGI 430 - SETTEMBRE 2013
fra i due tipi può essere compresa dalla figura 4.
D’altronde, le prospettive derivabili dalle potenzia-
lità offerte dagli oscillatori Mems erano evidenti
già alcuni anni orsono, quando ad esempio il
centro di ricerca svizzero CSEM aveva presentato
alla ISSCC di San Francisco un risonatore al silicio
basato su p-Mems (visibile in Fig. 5) e dispositivo
piezoelettrico al nitruro di alluminio utilizzabile
per sintesi di frequenza e per dispositivi RTC (Real
Time Clock). Il dispositivo – grazie all’impiego di
accurate tecniche di compensazione delle derive
termiche – ha evidenziato notevoli caratteristiche,
come ad esempio un’accuratezza in frequenza di
±5 ppm da 0 a 50 °C e un assorbimento di soli 3
μA, ovvero ben tre ordini di grandezza rispetto ai
risonatori al silicio classici.
Piezo-Mems per l’energy harvesting
I medesimi elementi piezoelettrici di tipo
Mems possono altresì essere proficuamente
utilizzati per l’energy harvesting da defor-
mazione, spostamento e vibrazioni.
È recente ad esempio l’annuncio di MicroGen
Systems di aver completato il trasferimento
presso la tedesca X-FAB MEMS Foundry di
un processo per la produzione della propria
piattaforma piezoelettrica su wafer da 200
mm. Questi dispositivi – che vengono anche
denominati MPG ovvero Micro-Power Generators –
operano a 100 e 120Hz, con una frequenza di riso-
nanza che può essere specificata dall’utente. Carat-
terizzati da una vita operativa di almeno 20 anni,
questi MPG possono essere utilizzati per estendere
la vita operativa delle batterie usate per alimentare
i sensori wireless, grazie alla possibilità di sfruttare
l’energia ricavata dalle vibrazioni, altrimenti inutiliz-
zata. Gli MPS di MicroGen impiegano al loro interno
il circuito di power management LT3588-1 di Linear
Technology, e forniscono in uscita dai 25 ai 250 μW
a 3.3V a seconda dell’intensità delle vibrazioni pre-
senti nell’ambiente operativo.
Ad esempio il MicroGen BOLT-R0120A (Fig. 6)
viene utilizzato per alimentare il kit di sviluppo per
wireless temperature sensor node eZ430 di Texas
Instruments, che si accontentano di pochi micro-
watt di potenza per poter operare e trasmettere
impulsi radio.
Le ricerche per la messa a punto di questi dispo-
sitivi sono state effettuate presso la CNF (Cornell
NanoScale Science and Technology).
Q
Fig. 6 – Generatore piezoelettrico MicroGen BOLT per energy harvesting
da vibrazioni
Fig. 4 – Differenza costruttiva fra gli elementi Mems di tipo capacitivo e
quelli piezoelettrici
Fig. 5 – Risonatore al silicio basato su p-Mems realizzato dal centro di
ricerche CSEM
