一种双极型晶体管，制备方法及检测电路

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明涉及晶体管技术领域，特别是涉及一种双极型晶体管、一种双极型晶体管的制备方法以及一种检测电路。背景技术：2.具有人机交互、类感官皮肤、能量采集和健康监测等功能的可穿戴电子应用吸引了广泛的关注，各种器件结构的设计层出不穷。通过不同的结构设计可以增强各种检测模式下的传感性能，如压力、应变、温度和湿度，而器件的能源和电源管理被有所忽略，但此类传感器的能耗足迹也应成为设计者的考虑因素。因此如果能实现传感和能量采集功能的结合，将会是这类器件的重大创新与进步。3.在此类器件中，传感单元输出信号实际上是由特定的能量采集系统供能。要实现这种小型的混合系统的器件需要克服一些关键挑战，首先，如何从传感/能量采集器件中提取输出信号，其次，要对信号的幅度进行放大，进而实现可穿戴系统所设计的功能。所以如何提供一种集成传感器工作以及能量采集的晶体管是本领域技术人员急需解决的问题。技术实现要素：4.本发明的目的是提供一种双极型晶体管，将传感功能与能量采集功能相结合；本发明的另一目的在于提供一种双极型晶体管的制备方法以及一种检测电路，，将传感功能与能量采集功能相结合。5.为解决上述技术问题，本发明提供一种双极型晶体管，包括：6.相对设置的第一n型压电层以及第二n型压电层；7.位于所述第一n型压电层以及所述第二n型压电层之间的p型聚合物层；8.位于所述第一n型压电层背向所述p型聚合物层一侧表面的第一电极；9.位于所述第二n型压电层背向所述p型聚合物层一侧表面的第二电极。10.可选的，所述第一n型压电层包括第一n型zno层，所述第二n型压电层包括第二n型zno层。11.可选的，所述第一n型zno层的取向为[002]，所述第二n型zno层的取向为[002]。[0012]可选的，所述p型聚合物层包括以下任意一项：[0013]p型p3ht层、p型ptaa层、p型pedot:pss层。[0014]可选的，所述第一电极包括ito电极，所述第二电极包括铜电极。[0015]可选的，位于所述第一电极背向所述p型聚合物层一侧表面的衬底为柔性衬底。[0016]可选的，还包括覆盖所述第一n型压电层露出表面以及所述第二n型压电层露出表面的钝化层。[0017]本发明还提供了一种双极型晶体管的制备方法，包括：[0018]在第一电极一侧表面设置第一n型压电层；[0019]在所述第一n型压电层表面设置的p型聚合物材料，形成的p型聚合物层；[0020]在所述p型聚合物层表面设置第二n型压电层；[0021]在所述第二n型压电层表面设置第二电极，以制成所述双极型晶体管。[0022]可选的，所述在第一电极一侧表面设置第一n型压电层包括：[0023]在所述第一电极表面沉积n型压电材料；[0024]对所述n型压电材料进行退火，形成所述第一n型压电层；[0025]所述在所述p型聚合物层表面设置第二n型压电层包括：[0026]在所述p型聚合物层表面沉积n型压电材料；[0027]对所述n型压电材料进行退火，形成所述第二n型压电层。[0028]本发明还提供了一种检测电路，包括多个如上述任一项所述的双极型晶体管，多个所述双极型晶体管呈阵列分布。[0029]本发明所提供的一种双极型晶体管，包括：相对设置的第一n型压电层以及第二n型压电层；位于第一n型压电层以及第二n型压电层之间的p型聚合物层；位于第一n型压电层背向p型聚合物层一侧表面的第一电极；位于第二n型压电层背向p型聚合物层一侧表面的第二电极。[0030]使用压电薄膜作为晶体管中的n型掺杂层，由两个n型压电层夹住p型聚合物形成n-p-n结构的双极型晶体管，任何机械应力施加在该晶体管顶部时，会在压电层产生电荷，并在压电层上下两个表面极化，相反的电荷积聚在不同的表面。且由于形成有两个pn结，自由载流子钝化可以使输出信号放大，从而通过施加压力可以增强感应压电势，从而实现在双极型晶体管中传感功能与能量采集功能的结合，在传感功能工作时可以同时进行能量采集，无需外加任何电源和信号放大电路。[0031]本发明还提供了一种双极型晶体管的制备方法以及一种检测电路，同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。附图说明[0032]为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0033]图1为本发明实施例所提供的一种双极型晶体管的结构示意图；[0034]图2为本发明实施例所提供的一种双极型晶体管的等效线路图；[0035]图3为n-p-n结构的等效电路图；[0036]图4至图5为本发明实施例所提供的一种双极型晶体管的输入输出特性曲线图；[0037]图6为口呼吸时双极型晶体管的动态响应曲线图；[0038]图7为鼻呼吸时双极型晶体管的动态响应曲线图；[0039]图8为双极型晶体管应用手腕脉搏的动态响应曲线图；[0040]图9为双极型晶体管应用颈部脉搏的动态响应曲线图；[0041]图10为物体移动时检测电路的动态响应曲线图；[0042]图11为不同压力下检测电路的动态响应曲线图；[0043]图12为本发明实施例所提供的一种体声波谐振器制备方法的流程图。[0044]图中：1.第一n型压电层、2.第二n型压电层、3.p型聚合物层、4.第一电极、5.第二电极、6.衬底。具体实施方式[0045]本发明的核心是提供一种双极型晶体管。在现有技术中，传感单元输出信号实际上是由特定的能量采集系统供能。要实现这种小型的混合系统的器件需要克服一些关键挑战，首先，如何从传感/能量采集器件中提取输出信号，其次，要对信号的幅度进行放大，进而实现可穿戴系统所设计的功能。[0046]而本发明所提供的一种双极型晶体管，包括：相对设置的第一n型压电层以及第二n型压电层；位于第一n型压电层以及第二n型压电层之间的p型聚合物层；位于第一n型压电层背向p型聚合物层一侧表面的第一电极；位于第二n型压电层背向p型聚合物层一侧表面的第二电极。[0047]使用压电薄膜作为晶体管中的n型掺杂层，由两个n型压电层夹住p型聚合物形成n-p-n结构的双极型晶体管，任何机械应力施加在该晶体管顶部时，会在压电层产生电荷，并在压电层上下两个表面极化，相反的电荷积聚在不同的表面。且由于形成有两个pn结，自由载流子钝化可以使输出信号放大，从而通过施加压力可以增强感应压电势，从而实现在双极型晶体管中传感功能与能量采集功能的结合，在传感功能工作时可以同时进行能量采集，无需外加任何电源和信号放大电路。[0048]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0049]请参考图1至图3，图1为本发明实施例所提供的一种双极型晶体管的结构示意图；图2为本发明实施例所提供的一种双极型晶体管的等效线路图；图3为n-p-n结构的等效电路图。[0050]参见图1，在本发明实施例中，双极型晶体管包括：相对设置的第一n型压电层1以及第二n型压电层2；位于所述第一n型压电层1以及所述第二n型压电层2之间的p型聚合物层3；位于所述第一n型压电层1背向所述p型聚合物层3一侧表面的第一电极4；位于所述第二n型压电层2背向所述p型聚合物层3一侧表面的第二电极5。[0051]上述双极型晶体管具体为n-p-n型晶体管，其中的n型掺杂层为n型压电层，包括第一n型压电层1以及第二n型压电层2。n型压电层即在压电材料中进行n掺杂所形成的膜层，在本发明实施例中上述压电层的材质可以为zno，即所述第一n型压电层1包括第一n型zno层，所述第二n型压电层2包括第二n型zno层。当然，在本发明实施例中也可以采用其他材料作为n型压电层即可，例如azo和gan等n型材料均可，在此不做具体限定。[0052]具体的，在本发明实施例中上述第一n型压电层1以及第二n型压电层2除了为zno块之外，还可以将其变为纳米管或纳米线。纳米线/纳米管状的zno的压电响应高于体块状zno，因为在机械应力下它们有更好的极化。但是这些结构在形成n-p-n晶体管时存在一些接口问题。同样在这种形式中，像素化阵列中每个像素单元之间的串扰将非常关键，并且需要适当的钝化。[0053]在制造步骤中p型有机p3ht层的厚度为1-2μm，使器件能在机械应力下驱动并成为具有适当整流比的两端器件。作为晶体管器件，为了提高器件的放大倍率，同时降低整流比，p型层的厚度可以减小到100-500nm的范围。[0054]上述p型聚合物层3位于第一n型压电层1以及第二n型压电层2之间，该p型聚合物层3具体为经过p掺杂的聚合物材料，分别与第一n型压电层1以及第二n型压电层2各形成一个pn结，共形成两个pn结。上述p型聚合物层3可以作为双极型晶体管的基极，而第一n型压电层1与第二n型压电层2中的一个用来作为发射极，另一个用来作为集电极。[0055]在本发明实施例中，选用p型聚合物层3作为双极型晶体管的基极，由p型聚合物层3与n型压电层组成的pn结可以有更好的信号整流效果与信号放大效果，同时也在系统中引入了更大的电容。具体的，所述p型聚合物层3包括以下任意一项：p型p3ht层、p型ptaa层、p型pedot:pss层。其中p3ht(poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl))为聚3-己基噻吩，pedot:pss(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸，ptaa(poly[bis(4-phenyl)(2,4,6-trimethylphenyl)amine])为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]。当然，在本发明实施例中也可以使用其他的p型聚合物材料作为p型聚合物层3，在此不做具体限定。[0056]具体的，作为晶体管器件，为了提高器件的放大倍率，同时降低整流比，p型聚合物层3的厚度可以减小到100nm-500nm的范围。上述p型聚合物层3的各种材料中，p3ht作为p型有机聚合物，更适合用于器件的传感模式，但也可以用一些其他材料进行代替。在收获能量采集的情况下，选用pedot:pss可以有效提高输出电流，发电率更高，是更合适的选择。[0057]上述第一电极4需要位于第一n型压电层1背向p型聚合物层3一侧表面，第二电极5需要位于第二n型压电层2背向p型聚合物层3一侧表面，以向外传递电信号。具体的，所述第一电极4包括ito电极，所述第二电极5包括铜电极。当然，对于上述第一电极4以及第二电极5的具体材质在本发明实施例中并不做具体限定，视具体情况而定。[0058]通常情况下，第一电极4背向p型聚合物层3一侧表面会设置有衬底6，该衬底6优选为柔性衬底6，以增加本发明实施例所提供的双极型晶体管的适用范围。进一步的，上述双极型晶体管还可以包括覆盖所述第一n型压电层1露出表面以及所述第二n型压电层2露出表面的钝化层，以增加双极型晶体管的耐用性。有关该钝化层具体可以为pet钝化层或其他材质的钝化层，在此不做具体限定。[0059]在本发明实施例中，所述第一n型zno层的取向为[002]，所述第二n型zno层的取向为[002]。即双极型晶体管中选择n型压电层时需要选择尽可能多[002]取向的zno多晶，进而提高感应压电势。[0060]当在双极型晶体管表面施加任何机械应力时，第一n型压电层1以及第二n型压电层2会产生电荷，每一压电层所产生的电荷会在其自身上下两个表面进行极化，相反的电荷会积聚在不同的表面，例如负电荷集中在上表面，正电荷集中在下表面。由于在本发明实施例中n型压电层，即压电n型半导体选择尽可能多[002]取向的zno多晶，进而具有较高的感应压电势。[0061]由于上述在第一n型压电层1与p型聚合物层3相接触的表面，和p型聚合物层3与第二n型压电层2相接触的表面共形成两个pn结，其自由载流子钝化会使输出信号放大，从而通过施加压力的增加可以增强感应压电势。在本发明实施例中引入n-p-n结构会增加器件的串联电容，从而可以得到更高的电压。[0062]图2解释了一个典型的与上述理论相符的n-p-n结构，其两个pn结二极管的电容简化为由两个电容并联，该两个电容具体为pn结的扩散电容(cd)和每个pn二极管的结电容(cj)。欧姆电极接触对应的欧姆电阻rs和电路电阻也串联在一起。而两个电容和电阻的并联相当于本发明实施例中一个n型压电层(rj、czno、rzno)的等效电路，将两个这样的的电路串联得到本发明实施例所提供的双极型晶体管完整的等效电路。图3表示n-p-n结构的等效电路，理论上等效为两个背靠背放置的压电二极管，其发射极、基极和集电极也在图3中标出。[0063]本发明实施例所提供的一种双极型晶体管，使用压电薄膜作为晶体管中的n型掺杂层，由两个n型压电层夹住p型聚合物形成n-p-n结构的双极型晶体管，任何机械应力施加在该晶体管顶部时，会在压电层产生电荷，并在压电层上下两个表面极化，相反的电荷积聚在不同的表面。且由于形成有两个pn结，自由载流子钝化可以使输出信号放大，从而通过施加压力可以增强感应压电势，从而实现在双极型晶体管中传感功能与能量采集功能的结合，在传感功能工作时可以同时进行能量采集，无需外加任何电源和信号放大电路。[0064]请参考图4至图11，图4至图5为本发明实施例所提供的一种双极型晶体管的输入输出特性曲线图；图6为口呼吸时双极型晶体管的动态响应曲线图；图7为鼻呼吸时双极型晶体管的动态响应曲线图；图8为双极型晶体管应用手腕脉搏的动态响应曲线图；图9为双极型晶体管应用颈部脉搏的动态响应曲线图；图10为物体移动时检测电路的动态响应曲线图；图11为不同压力下检测电路的动态响应曲线图。[0065]关于本发明所提供的一种双极型晶体管的电学特性，其输入/输出特性已分别在图4和图5中进行了描述。通常情况下，双极型晶体管作为三端器件一般有三种连接方式：共基极连接、共集电极连接和共发射极连接，其具体取决于双极晶体管的三个端，即基极、集电极和发射极中的哪一个接地。由于在实际情况中两个端子作为输入，两个端子作为输出，因此输入和输出有一个公共端口。在共发射极配置中，发射极端假定为公共输出和输入通道。基极-发射极端子应为输入，而集电极-发射极端子应为输出。从电子器件的角度来看，由于可以实现电流和电压的放大，共发射极配置是最主要应用的连接方式。[0066]在本发明实施例中基极-发射极区域由vbe偏置，而vce则对应于发射极-集电极。然后在发射极-集电极上观察集电极电流，即输出电流可以标记为ic。通常情况下，输出结反向偏置，输入结正向偏置，此时发射极-基极就像一个正向偏置二极管，它的耗尽区应该很窄，而集电极-基极反向偏置二极管的耗尽区应该很宽。双极型晶体管的输入特性可以理解为输入电流和输入电压的对应关系。[0067]从图4以及图5中可以看出，首先，集电极-发射极电压(vce)假设为零，基极-发射极电压(vbe)作为输入电压可以修改，同时记录基极电流(ib)。其次，集电极-发射极电压vce可以增加并保持不变，而基极-发射极电压vbe逐渐增加。上述过程可以很好地描述当输入电压(vbe)最初增加时，实际上不会产生任何电流，而当进一步增加时，基极电流(ib)急剧增加。在这种情况下，双极型晶体管的输出特性是在输入电流保持恒定的情况下，输出电流和输出电压之间的关系。这种双极型晶体管传统上在三个区域中静态地起作用，即有源区域、饱和区域和截断区域，即截止区域。在有源区域，随着输出电压的增加，输出电流不会有任何明显的变化；输入电流在截断区域接近零；一旦两个结都正向偏置，晶体管工作在饱和区域。从电子器件的角度来看，为了满足上述理论，发射极接地，基极-发射极区域被偏置为典型的恒定直流电压，例如0.7v，此时标记为ib的基区中的电流正在打开器件以从截断区域转移到有源区域。因此，随着ib(流入电流)的改变可以说明双极型晶体管的输出特性与偏置电压无关。[0068]由于本发明所提出的器件是机械驱动的，在发射极顶部施加应力的地方产生的压电电势会在发射极-基极区域产生电势差。该电势作为调制器件的输入，集电极电流作为输出。在这种情况下，器件的动态响应是有效的，这证明了基极电流确实流过了发射极-基极区域。[0069]本发明还提供了一种检测电路，包括多个上述任一发明实施例所提供的双极型晶体管。通常情况下，多个所述双极型晶体管呈阵列分布。有关检测电路的其余结构可以参考现有技术，在此不再进行赘述。[0070]由于上述发明实施例所提供的双极型晶体管在传感功能工作时可以同时进行能量采集，无需外加任何电源和信号放大电路，因此在本发明实施例中该检测电路无需外加任何电源和信号放大电路连接各个双极型晶体管，既可实现对压力信号的检测。[0071]有关双极型晶体管的动态响应，为了确定其在实际应用中的灵敏度，本发明对单个双极型晶体管和由4个双极型晶体管组成的2×2阵列的检测电路都进行了测试。首先，在本发明实施例中会将单个双极性晶体管牢固地附着在人体的某些特定点上，可以从口呼吸、鼻呼吸、手腕脉搏、颈部脉搏中分别提取得到如图6、图7、图8、图9中给出的生命体征和颈部脉搏检测信号。而图10和图11中给出的阵列化的检测电路与一些物体交互，并记录了检测信号。阵列化的检测电路具体可以包括像素1、像素2、像素3和像素4共四个双极型晶体管。图10具体展示了检测电路对于一只重26g的玩具青蛙在检测电路区域上以约5hz的频率沿箭头动态跳跃得到的响应。对于检测电路，通过示波器的四个通道同时扫描每个双极型晶体管，即像素单元，通过这样对信号的提取可以用于路径检测或对力的映射。通过采集板和读出电路提取的数据，将动态刺激转换，对检测物体的实时运动非常重要。图11展示了检测电路的触摸响应：其具体假设触摸区域相对为2cm×2cm，用食指触摸检测电路时，在低、中和高动态刺激三种不同情况下，对应不同压力的触摸响应结果。其显示对应不同的压力，即对应不同强度的动态刺激，上述检测电路可以产生不同强度的信号。具体当动态刺激强度越低，检测电路产生的信号越低；当动态刺激强度越高，检测电路产生的信号越高。因此，本发明实施例所提供的一种检测电路能够成为无源触控面板。[0072]下面将提供一种双极型晶体管的制备方法，下面描述的制备方法与上文描述的双极型晶体管的具体结构可以相互参照。[0073]请参考图12，图12为本发明实施例所提供的一种体声波谐振器制备方法的流程图。[0074]参见图12，在本发明实施例中，体声波谐振器制备方法包括：[0075]s101：在第一电极一侧表面设置第一n型压电层。[0076]在本步骤之前，通常会先准备一衬底6，其具体可以为柔性衬底6，例如pet柔性衬底6。之后需要在该衬底6表面设置第一电极4，其具体可以包括在pet柔性衬底6上沉积ito透明电极作为第一电极4。这一步骤可以通过磁控溅射技术完成。上述第一电极4的厚度通常在100nm至200nm之间，包括端点值。这种透明电极有着良好的导电性，只需在室温下溅射，有着良好的应用空间与潜力。由于pet衬底6只可耐受150摄氏度的温度，因此所有沉积过程都必须通过低温过程来完成。[0077]在本步骤中，需要在第一电极4表面设置第一n型压电层1。具体的，本步骤可以包括在所述第一电极4表面沉积n型压电材料；对所述n型压电材料进行退火，形成所述第一n型压电层1。即在本步骤中具体可以通过退火工艺形成具有大量[002]晶向的第一n型压电层1。[0078]本步骤具体可以包括：在2.7pa压力和氩气氛围下，通过rf射频温溅射室温沉积500nm厚的zno，即n型压电材料。通常在沉积后需要进行xrd(x射线衍射)分析，以检查晶体是否在[002]方向上取向良好。由于zno具有六方晶系结构，因此晶体取向对于能否达到最佳压电效应起着重要作用。该压电效应的强度主要取决于压电系数d33和d31。[0079]之后，在100℃下对柔性衬底6上溅射的n型压电材料zno进行退火。该过程是纤锌矿样zno结晶能正确在[002]方向取向和提高该方向晶体衍射峰强度所必需的，这进一步增强了双极型晶体管的压电性，因为它对应于第一n型压电层1的压电性能。zno晶体基本上被认为是六边形，要在特定方向上的取向具有一定挑战性。因此，本步骤退火将大约进行30分钟。[0080]当然，上述步骤也可以通过不同气压下射频溅射简单地完成n型压电材料的设置，且基于溶液法的zno旋涂和退火可被视为溅射工艺的替代方案。[0081]s102：在第一n型压电层表面设置的p型聚合物材料，形成的p型聚合物层。[0082]本步骤具体可以通过旋涂、丝网印刷或刮涂技术涂覆环保、经济、易于加工和热稳定的p型半导体有机大分子，即p型聚合物材料，包括p3ht等等。该p型聚合物材料的厚度通常需要比压电层厚，具体约为1μm至2μm，包括端点值。因为pet/ito表面较为疏水，因此p3ht的滴涂是比较困难的，而ito顶部的zno厚层增强了亲水性并实现了n型和p型材料的连接。[0083]除了上述旋涂工艺设置p型聚合物材料之外，丝网印刷工艺在制造阵列的情况下可以减少像素单元之间的串扰、而滴涂和刮涂通常用于单像素设备的制备。[0084]s103：在p型聚合物层表面设置第二n型压电层。[0085]本步骤通常具体包括：在所述p型聚合物层3表面沉积n型压电材料；对所述n型压电材料进行退火，形成所述第二n型压电层2。[0086]本步骤与上述s101相类似，具体n型压电材料是在2.7pa压力和氩气氛围存在下，通过射频溅射室温下沉积为500nm厚的zno。沉积后可以再进行xrd分析，以确认晶体是否在[002]方向上取向良好。之后，为了使发射极和集电极的zno有更好的[002]压电取向，在有机p3ht层，即p型聚合物层3顶部沉积n型压电材料后还必须进行退火处理。退火条件通常为在空气下，100℃进行退火30分钟。[0087]s104：在第二n型压电层表面设置第二电极，以制成双极型晶体管。[0088]在本步骤中需要在第二n型压电层2顶部沉积导电材料，形成位于顶部的第二电极5。在本步骤中，具体可以通过75w的直流溅射沉积100nm厚的铜，或使用导电铜胶带代替作为第二电极5，其具体可以使用厚度约100μm的铜导电胶带附着在顶部形成欧姆接触，作为第二电极5。这种替换可以减少制造过程的时间，因此特别是从制造的角度来看，制造容易。[0089]在本步骤之后，可以使用类似于衬底6的150μm厚pet钝化层来封装整个制造的设备，使其免受任何环境的影响，因为其中zno块体的对水、氧的吸收都会影响所产生的感应电势的性能。上述钝化层的材质还可以是cuscn等，在此不做具体限定。[0090]本发明所提供的一种双极型晶体管的制备方法，所制备而成的双极型晶体管，在每个pn结的表面，n型压电层中的自由载流子会向p型聚合物层3扩散，而来自p型聚合物层3的空穴会移动到n型压电层一侧形成耗尽区。因此，该n-p-n晶体管中自由载流子的钝化有助于增强集电极-发射极的输出信号。其中两个pn结的阻抗可能并不相同，这在制造的双极型晶体管中得到了证明，这种现象可能是由于p型聚合物层3和n型压电层的界面造成的。[0091]本发明实施例所制备而成的双极型晶体管，在共发射极结构连接下，压电式n-p-n晶体管可以对输出信号的电压和电流进行放大。上述实施例中n-p-n晶体管中输入/输出信号的变化证明了这种双极型晶体管在放大电流和电压方面的能力。在许多情况下，这是非常需要的，因为大多数基于cmos的晶体管如tft、fet都仅能放大电流。[0092]上述双极型晶体管，即压电n-p-n晶体管自带有整流特性。许多传感单元的输出信号的整流存在问题，而上述压电n-p-n晶体管的输出信号的正负与施加刺激的方向无关。由于n-p-n双极结型晶体管由两个背靠背放置的压电二极管组成，因此一旦施加机械应力，每个压电二极管都会被机械应力产生的电荷偏置。一旦发射极-基极二极管反向偏置，集电极-基极二极管就相当于正向偏置。其中，反向偏置的二极管负责对集电极-发射极信号进行整流。而二极管的正向/反向偏置取决于施加的动态刺激的方向，作为发射极和集电极的n型压电层中产生的电荷的极化对每个二极管是正向/反向偏置起着决定作用。[0093]在外加机械应力的条件下，上述每个二极管都会被机械应力产生的电荷所偏置，进而实现压力传感的功能。在这种情况下，上述双极性二极管也不需要任何施加的负载，因为由于两个压电二极管(发射极-基极和集电极-基极)的形成可以引入足够的阻抗，可以充当负载。这种具备柔性、可靠性的器件可以有很多用途，如：人体生命体征监测、触觉传感等。上述n-p-n压电晶体管显示出最高的应力/压力灵敏度可达139.7kpa-1和88.66kpa-1，其分别对应输出电流和输出电压的灵敏度。这主要是由于zno块体中自由载流子的钝化以及六方纤锌矿的zno晶体在低频传感应用中有优异的性能。[0094]上述n-p-n晶体管在传感模式工作时的输出可以利用自身形成的电容来收集，实现自己发电供能，因此不需要任何外部电源来驱动系统。可以进行能量采集的电压范围为10mv到2.6v，电流范围为4na到120na，对应的收集到的能量密度为0.001到0.1μw。[0095]上述双极型晶体管在经过长期使用后仍能稳定工作，在功能正常的情况下能工作多少个循环即为该器件的工作周期。具体而言，当设备受到任何机械刺激或振动驱动时，将非常需要稳定性和可靠性。在给定的n-p-n结构中，由于上述有机和无机材料的柔韧性，可以得到在纳米级的稳定性和可靠性。比如，在[002]方向上取向的zno块在应变或应力下表现出可靠和稳定的行为，该器件可以承受几乎超过30000次的严苛工作循环而性能几乎不会退化。[0096]上述n-p-n压电晶体管是一种生物相容性较好的器件，因为其中的有机、无机材料都对用户友好且不会损失人体皮肤，对环境友好。p3ht作为通过夹在两层zno之间的材料是生物相容的，同样，作为发射极和集电极的两层zno也具有生物相容性。因此，上述双极型晶体管的材料选择上是对用户友好的，对人体没有副作用，可以考虑将大量像素化的器件集成用于某些应用，例如电子皮肤。[0097]本发明所提供的一种双极型晶体管，在传感场景中，动态刺激的映射和图像的转换在运动监测中具有重要意义。此外，所提出的器件可以用来监测人体生命体征，如：心跳脉搏、呼吸(鼻子和嘴巴)等。此外，作为像素化阵列中的n-p-n晶体管结构能够用于触觉传感，例如触摸面板。在设备作为可穿戴设备的能量采集模式下，几乎所有由人体部位屈曲的运动都可以实现能量的采集。[0098]能量采集和传感的结合这一概念是新颖的，这也证明了这两种器件模式是可以同时运行的，使其成为无需任何外部电源的完整器件。由于克服了系统级方法中电路的灵活性、可靠性和柔性等挑战，这种小型的器件单元的研究是非常有意义的。作为一个系统的重要部分，现有技术中最先进的传感单元或纳米发电机都存在以下几点问题：需要一些外部电路对信号进行调制，发电机发电功率较低难以进一步用于驱动其他设备(传感单元)，需要外部电源来驱动它们。而本发明实施例所提出的晶体管器件可以根据输入/输出的变化很好地提取在传感模式下的电压或电流，将这些能量采集以驱动一些无线系统或打开一些低功率电子设备，如助听器、蓝牙、rfid标签等。在传感模式下所提取的信号的能量也能被采集，具有这一概念的器件是非常有应用潜力的。[0099]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。[0100]专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。[0101]结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。[0102]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。[0103]以上对本发明所提供的一种双极型晶体管、一种双极型晶体管的制备方法以及一种检测电路进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。









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