一種低壓降有源二極體的製作方法
2023-09-10 20:32:25 2
專利名稱：一種低壓降有源二極體的製作方法
技術領域：
本申請涉及一種電子領域內的有源二極體。
背景技術：
現在二極體的應用面極廣，可是二極體有導通的壓降，在大電流的場合下，導通壓降帶來的損耗是比較大的，器件必須的考慮熱耗散而增加散熱器及溫度檢測，設備的體積下不來，成本也增加不少。而在小電流檢波的場合，導通壓降的非線性會給信號形狀帶來影響。因此降低小信號應用場景下的正向壓降損失，降低大電流應用場景下的功率耗散是二極體使用中需要解決的一個問題。本申請提出一種非常理想的二極體，其單向導通壓降很低，在小電流的情況下可以接近於OV ；在大電流的情況下也可以通過合適的高速電子開關器件選擇而控制其單向導通壓降在小於商用的高速二極體，從而解決功耗的問題。
發明內容
用高速電子開關構成本申請的有源二極體的電流通路，通過附加控制電路控制高速電子開關在正向時導通，逆向時截止，即構成本申請的有源二極體。由於需要給電子開關附加控制電路供電，因此這種二極體是有源的，需要額外為其提供工作電流，但是其工作電
流非常小。常見的各種場效應管符合高速電子開關的特性，但是在大電流的情況下就要使用特殊的場效應管了，如果對耐壓和電流有特殊要求，還需要選擇其他滿足特性的器件如三極體、IGBT等。這不代表本專利申請就限定了必須使用場效應管或者三極體、IGBT，只要能夠作為高速開關的電子器件均可以被本申請的方案採用。在利用外接電源的情況下，本申請通過將外接電源進行隔離後為附加控制電路供電，隔離的方式可以用震蕩脈衝變壓器變壓隔離的方式，但是變壓器會阻礙器件的微型化努力。在應用場景可以提供足夠的能量的情況下，如整流用途中，本申請可以利用反向電流或者正向電壓提取的能量來為附加控制電路供電。
圖1是使用外接電源的有源二極體的原理圖。圖2是使用自給能量的有源二極體的原理圖。如圖1所示，本申請的有源二極體方案，通過對外接電源進行隔離和穩壓後對有源二極體內部控制器件進行供電。內部器件檢測到正向電壓時驅動高速電子開關導通；當檢測不到正向電壓的時候驅動高速電子開關關閉。因此本申請在外部等價於一個外接電源供電的高速二極體。圖1的有源二極體需要附加外接電源並進行隔離，隔離的方法可以採用脈衝變壓器進行直流/交流變換後再整流；但是本方案可以在非常弱的電壓和電流信號下工作，尤其適合於常規二極體工作在低電壓小電流的情況下使用，如檢波、邏輯判斷等用途。如果應用場景對反向電流敏感或者不能提供下面圖2的方案來提供足夠的能量，也可以常用圖1的方案。如圖2所示，本申請的另外一種有源二極體方案，其驅動高速電子開關的過程與圖1所示的過程一致，即內部器件檢測到正向電壓時驅動高速電子開關導通；當檢測不到正向電壓的時候驅動高速電子開關關閉。但是其從工作的環境提取工作所需的能量來為內部器件供電，封裝上可以和普通二極體一樣，也可以外接極少數元器件如電容等。但是由於正常工作時正向壓降很低，需要利用二極體所處的反向脈衝來提供能量，因此其適合於交流整流的應用場景，尤其是一些高頻、大電流的工作場景下使用。如果應用場景下不能提供足夠的反向的電壓和反向電流(即不能由反向電壓提供其工作需要的能量)，本方案的有源二極體可能會短時提高正向壓降來吸取正向電壓的能量，導致其正向壓降會瞬時波動，這在交流電壓波形不對稱的整流應用場景下也是允許的；有足夠的反向電壓和電流的時候，本方案的有源二極體會有反向漏電流的情況存在，因此本圖的方案不適合於檢波或者邏輯判斷電路。本圖的方案由於不需要提供隔離電源，因此成本比圖1方案低一些，器件體積也可以做的非常小。本申請的有益後果是，通過有源地控制高速電子開關的正嚮導通來實現本申請的有源二極體低於常規二極體、常規高速二極體正向壓降，可以實現弱信號的零損失檢波、大電流下低功耗整流的目標。
權利要求
1.一種低壓降有源二極體，其特徵在於，用高速電子開關構成本申請的有源二極體的電流通路，通過附加控制電路控制高速電子開關在正向時導通，逆向時截止構成有源二極體。
2.如權利要求1所述的一種低壓降有源二極體，其特徵在於，在利用外接電源的情況下，本申請通過將外接電源進行隔離後為本申請中的附加控制電路供電。
3.如權利要求1所述的一種低壓降有源二極體，其特徵在於，在應用場景可以提供足夠的能量的情況下，本申請可以利用反向電流或者正向電壓提取的能量來為本申請中的附加控制電路供電。
全文摘要
本申請公開一種低壓降有源二極體，其通過控制高速電子開關在正向電壓下導通、反向電壓下截止來實現二極體的單向導電功能。由於需要控制高速電子開關的行為，因此需要通過內部供電或者外部隔離供電的方式來實現高速電子開關的單向導電功能。外部供電有助於弱信號檢波，但是不利於器件微型化；內部供電限於整流等能夠讓有源二極體吸取足夠工作電能的情形，成本低且利於器件微型化。本申請中的方案能夠實現較低的正嚮導通電壓降，實現弱信號檢波應用下的低檢波損耗，或者是在整流應用下的極低壓降和功耗。
文檔編號H01L29/861GK102332473SQ20111027870
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者不公告發明人 申請人:彭豔兵