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低功耗，高放大率生物可穿戴设备重塑有机晶体管
在具有生物指示剂的可穿戴设备中，低功耗/高性能的折衷是一个细微的设计问题-尤其是因为血压或脉搏率的变化通常等于非常小的电信号。为了解释和区分信号，EE需要显着放大这些信号，当使用低电源电压以节省功率时，这变得更加困难。
生物信号的标准处理步骤。
直面这个问题的方法是，寺崎研究所的研究人员对一种经过深入研究的设备-有机电化学晶体管（OECT）进行了修改，从而为可穿戴设备带来了低功耗和高放大倍数。
什么是有机电化学晶体管？
OECT是晶体管的一种独特形式，其工作原理与典型MOSFET相似，但有很大不同。OECT的器件结构类似于MOSFET的结构，其漏极和源极端子之间具有导电沟道，而栅电极则用于调节沟道电流-全部建立在p型或n型衬底上。
但是，两者的不同之处在于闸口发生的情况。
OECTs的设备布局和工作原理。
与在栅极和沟道之间具有氧化物绝缘体的MOSFET不同，OECT在两者之间具有电解质（通常是凝胶）。MOSFET使用施加的电压来积累载流子并感应出沟道，而OECT中施加的栅极电压则用于将离子从电解质驱动到沟道和主体中。
MOSFET与OECT。
这是OECT的工作原理，其中离子与通道中的载流子相互作用，以调节器件的特性和通道电流。
为什么OECTs吸引医学设计
与用于医疗应用的标准FET相比，OECT是一种非常规设备，具有许多优点和一些缺点。
由于电解质中的离子会穿透整个基板，因此OECT具有极高的栅极电容-比最新的高k介电FET高三个数量级。这种高电容的结果是能够在非常低的电压（低至〜0.5 V）下工作并表现出极高的跨导。
这些功能在一起意味着OECT可以满足超低功耗医疗设备的需求，同时实现高水平的放大。
除此之外，这些设备还可以单独用作压力传感器，物理施加到门上的压力将压缩电解质，将离子发送到基板中并调节电流。这一直是研究的重点，特别是对于压力可能很小的生物测量。
OECT的跨导方程。
但是，OECTs的主要缺点是所使用的电解质通常是水溶液，通常不能很好地响应外部压力。对于经常测量体压作为其功能一部分的医疗设备中的OECT，这是一个限制因素。
研究人员修改了OECT的放大和功率
为了应对OECTs的这种局限性，寺崎研究所的一组研究人员提出了对标准OECTs的重要修改。
施加到浇口的压力导致离子水凝胶压缩并将离子发送到通道中。
正如该研究的出版物中所解释的那样，研究人员创建了一种OECT，该OECT使用“离子水凝胶”作为浇口处的电解质，而不是传统的水溶液。这种带电的水凝胶最终是理想的解决方案-一种功能性电解质，对外部压力敏感，可以进行离子传输并在低功率下获得高增益。
最终的生物特征压力传感器。
所得器件显示在低于1 V的电压下工作，功耗约为10 uW，压力敏感度为1-10 kPa。