專利名稱：靜默電流偵測方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種靜默電流偵測方法及其裝置，尤指一種利用半導體材料具有能帶間隙特性進行靜默電流偵測的方法及其裝置。
背景技術：
發(fā)光二極管(LED)目前已廣泛應用作為照明指示的光源。然而，發(fā)光二極管的公知保養(yǎng)維修技術，必須經(jīng)由點亮后才能確定是否異常。對于一般的照明指示，通過點亮發(fā)光二極管來發(fā)現(xiàn)異常狀況，或許不會造成太大困擾。但對于交通號志、車燈等用途，若在行駛中點亮號志或車燈，可能造成意想不到的危險；若不在行駛時點亮，又無法達到及時偵測的效果。
因此，本發(fā)明提供一種靜默電流偵測(silent current detection)簡稱靜默偵測裝置，或稱為零電流偵測(zero current detection)裝置，可在不點亮發(fā)光二極管的情況下，達到偵測異常狀態(tài)的目的。由于本發(fā)明乃利用一般半導體材料具有能帶間隙(energy bandgap)的特性；因此，除了發(fā)光二極管之外，本發(fā)明將可適用于所有以具有能帶間隙的材料制成的組件。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種靜默電流偵測裝置，毋需驅動半導體組件，便可判斷該半導體組件或其驅動控制電路的狀態(tài)。
本發(fā)明的靜默電流偵測方法，是用于判斷一具有能帶間隙(energybandgap)的半導體組件，例如發(fā)光二極管，或其驅動控制電路的狀態(tài)。于正常狀態(tài)下，該半導體組件的一接點連接至一固定電源，另一接點連接至一驅動控制電路的控制輸出端，該固定電源用以提供該半導體組件一適當電位，驅動控制電路用以驅動該半導體組件；該靜默電流偵測方法是通過量測該驅動控制電路的控制輸出端的電位達成；據(jù)此，無論該半導體組件是否被驅動，皆可判斷該半導體組件或該驅動控制電路的狀態(tài)。
本發(fā)明的靜默電流偵測裝置包括一半導體組件、一固定電源、一驅動控制電路及一電位量測器。該半導體組件具有能帶間隙(energy bandgap)，并具有一第一接點及一第二接點。于正常狀態(tài)下，固定電源連接至該半導體組件的第一接點，以提供一適當電位。驅動控制電路具有一控制輸出端，于正常狀態(tài)下連接至該半導體組件的第二接點，以驅動該半導體組件。電位量測器連接至該驅動控制電路的輸出端。據(jù)此，無論該半導體組件是否被驅動，皆可通過該電位量測器的量測結果，以判斷該半導體組件或其驅動控制電路的狀態(tài)。
上述的半導體組件可為(但不限于)一或多個串接的發(fā)光二極管，且第一接點為一或多個串接的發(fā)光二極管的陽極接點，第二接點為陰極接點。
上述的電位量測器可為(但不限于)一比較器，其正極連接至一參考電位，負極連接至該驅動控制電路的控制輸出端；通過比較該比較器的正極電位與負極電位，可判斷該半導體組件是否為開路或短路狀態(tài)。
上述的電位量測器亦可包括(但不限于)一比較器及一電阻，其中，該比較器的正極連接至一參考電位，該電阻的一端連接至該參考電位，另一端連接至該比較器的負極，該比較器的負極并連接至該驅動控制電路的控制輸出端；通過比較該比較器的正極電位與負極電位，可判斷該驅動控制電路是否為漏電流狀態(tài)。該參考電位可為驅動控制電路的電源。
上述的驅動控制電路可包括(但不限于)一NMOS晶體管，具有漏極、柵極及源極，其中該漏極為控制輸出端。
本發(fā)明的方法及裝置亦可在半導體組件被驅動時使用；通常，半導體組件的導通電流約小于200μA。


圖1為本發(fā)明靜默電流偵測裝置的實施例的示意圖。
圖2為驅動控制電路中，漏極與其P-型基底形成逆向二極管結構的等效電路圖。
圖3顯示半導體組件的電阻、電流、電壓的關系。
圖4顯示參考電位設定值的關系。
圖5為本發(fā)明靜默電流偵測裝置的另一實施例的示意圖。
符號說明發(fā)光二極管 10 NMOS晶體管 20比較器 30 電阻 40具體實施方式
圖1為本發(fā)明靜默電流偵測裝置，主要為應用于發(fā)光二極管的實施例。圖中，靜默電流偵測裝置包括一或數(shù)個串接的發(fā)光二極管10，具有一陰極接點及一陽極接點；驅動控制電路包括NMOS晶體管20，驅動控制電路的控制輸出端即NMOS晶體管20的漏極D，控制訊號則由柵極G輸入。于正常狀態(tài)下，一固定電源連接至發(fā)光二極管10的陽極接點，以提供一固定電壓VLED。NMOS晶體管20的源極S接地，漏極D連接至發(fā)光二極管10的陰極接點，以驅動發(fā)光二極管及控制其亮度；漏極D與其P-型基底P-sub則形成等效逆向二極管結構，如圖2的等效電路所示。比較器30的正極連接至一參考電位，負極連接至驅動控制電路的控制輸出端。通過比較比較器30的正極電位與負極電位，可判斷發(fā)光二極管或其驅動控制電路是否為開路或短路狀態(tài)。
本發(fā)明是利用半導體具有能帶間隙(energy bandgap)的特性，就發(fā)光二極管而言，其電壓、電流與電阻的關系如下RON＝ΔVLED÷ΔION其中，RON為半導體的正向導通電阻(forward conduction resistant)，約10ohm；ION為正向導通電流(forward conduction current)；其關系及能帶間隙Vf如圖3所示。
在圖1中，驅動控制電路的控制輸出端的電位Vd(亦即比較器30的負極電位)如下所示Vd＝VLED-(n×Vf+(RON×ION))其中，Vd為聯(lián)機正常時驅動控制電路的控制輸出端的電位；VLED依目前常用的工業(yè)規(guī)格為5v；n為串接發(fā)光二極管的數(shù)目；Vf為一個發(fā)光二極管的能帶間隙。當ION＝0時，Vd≈VLED-(n×Vf)由于發(fā)光二極管的能帶間隙為定值，因此，當發(fā)光二極管的聯(lián)機正常時，在不導通狀態(tài)下Vd約為定值。當發(fā)光二極管10與VLED之間為『開路』狀態(tài)，其電源VLED無法提供電壓至驅動控制電路，NMOS晶體管20的漏極電壓會通過微小逆向電流流向P-型基底，與導致控制輸出端的電位降為接近零。因此，當控制輸出端的電位小于默認值(VLED-n×Vf)時，可判斷為異常的開路狀態(tài)。當發(fā)光二極管10為『短路』狀態(tài)時，則至少一個發(fā)光二極管的能帶間隙被略過，導致驅動控制電路的控制輸出端的電位增加而大于(VLED-Vf)。因此，在此實施例中(1)若串接三個紅色發(fā)光二極管，其Vf為1.4v；則短路參考電位可設為大約3.6v(＝5-1.4)；開路參考電位可設為大約0.8V(＝5-3×1.4)。
(2)若串接二個藍色發(fā)光二極管，其Vf為2.3v；則短路參考電位可設為大約2.7v(＝5-2.3)；開路參考電位可設為大約0.4v(＝5-2×2.3)。
(3)若串接二個綠色發(fā)光二極管，其Vf為1.7v；則短路參考電位可設為大約3.3v(＝5-1.7)；開路參考電位可設為大約1.6v(＝5-2×1.7)。
(4)若將上述紅、藍、綠發(fā)光二極管各自與一信道(channel)串接，則開路參考電位可略低于上述的參考電位中最小者，約0.3v；短路參考電位可略高于上述參考電位中最大者，約3.7v。圖4顯示各設定值的關系，虛線則界定參考電位的范圍。
綜上，通過半導體能隙與發(fā)光二極管的電位關系式，來決定驅動控制電路的控制輸出端的電位，并利用比較器的不同參考電位與監(jiān)測電位做比較，若合則正常；否則異常。根據(jù)本實施例的靜默電流偵測裝置，不需將發(fā)光二極管10點亮，便可由比較器30的輸出訊號Vout判斷發(fā)光二極管的狀態(tài)。
圖5為本發(fā)明靜默電流偵測裝置，應用于發(fā)光二極管的另一實施例的示意圖。相較于第1圖的實施例，不同之處在于比較器30的負極除了連接至驅動控制電路的控制輸出端外，并經(jīng)由電阻40連接至參考電源，該參考電源為NMOS晶體管20的電源VCC。通過比較比較器30的正極電位與負極電位，可判斷驅動控制電路是否為漏電流狀態(tài)。令R為電阻40的阻值，I為流經(jīng)電阻40的電流；當(VCC-R×I)電位大于(VLED-n×Vf)時，比較器30的負極電位VIN-如下所示VIN-＝VCC-(R×I)比較器30的正極電位Vin+如下所示VIN+＝VCC1.當NMOS晶體管20正常時，漏極與P-型基底的漏電流非常微小(約＜1μA)可忽略，則VIN-≈VCC，(VIN+-VIN-)＝0；因此，比較器30的輸出Vout為『0』。
2.當NMOS晶體管20的漏極與P-型基底有微漏電流(約＞10μA)時，則VIN-＝VCC-(R1×I)，(VIN+-VIN-)＞0；因此，比較器30的輸出Vout為『High』同樣地，根據(jù)本實施例的靜默電流偵測裝置，不需將發(fā)光二極管點亮，便可由比較器30的輸出訊號Vout判斷驅動控制電路是否為漏電流狀態(tài)。
本發(fā)明的較佳實施例中，雖然都以比較器來量測驅動控制電路的控制輸出端的電位，但也可使用其它的組件，只要能達到電位偵測的目的即可。此外，由于本發(fā)明乃利用一般半導體材料具有能帶間隙(energy bandgap)的特性；同理可推知，本發(fā)明將可適用于偵測所有以具有能帶間隙的材料制成的組件。
尤須注意的是，本發(fā)明可在半導體組件未導通(包括發(fā)光二極管未點亮)時使用；無疑地，亦可在半導體組件導通時使用。在不影響使用者及觀察者的情況下，必要時或可提供半導體組件稍大的導通電流，一般約小于200μA。因此，凡根據(jù)本發(fā)明實施例衍生的變化或修飾，都應屬本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種靜默電流偵測裝置，其特征在于，包括一半導體組件，具有能帶間隙，并具有一第一接點及一第二接點；一固定電源，于正常狀態(tài)下連接至該半導體組件的第一接點，以提供一適當電位；一驅動控制電路，具有一控制輸出端，該控制輸出端于正常狀態(tài)下連接至該半導體組件的第二接點，以驅動該半導體組件；一電位量測器，連接至該驅動控制電路的輸出端；據(jù)此，無論該半導體組件是否被驅動，皆可通過該電位量測器的量測結果，以判斷該半導體組件或其驅動控制電路的狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的靜默電流偵測裝置，其特征在于，該半導體組件為一或多個串接的發(fā)光二極管，且該第一接點為該一或多個串接的發(fā)光二極管的陽極接點，該第二接點為該一或多個串接的發(fā)光二極管的陰極接點。
3.如權利要求1所述的靜默電流偵測裝置，其特征在于，該電位量測器是一比較器，其正極連接至一參考電位，負極連接至該驅動控制電路的控制輸出端；通過比較該比較器的正極電位與負極電位，可判斷該半導體組件是否為開路或短路狀態(tài)。
4.如權利要求1所述的靜默電流偵測裝置，其特征在于，該電位量測器包括一比較器及一電阻，其中，該比較器的正極連接至一參考電位，該電阻的一端連接至該參考電位，另一端連接至該比較器的負極，該比較器的負極并連接至該驅動控制電路的控制輸出端；通過比較該比較器的正極電位與負極電位，可判斷該驅動控制電路是否為漏電流狀態(tài)。
5.如權利要求4所述的靜默電流偵測裝置，其特征在于，該參考電位為該驅動控制電路的電源。
6.如權利要求1所述的靜默電流偵測裝置，其特征在于，該驅動控制電路包括一NMOS晶體管，具有漏極、柵極及源極，其中該漏極為控制輸出端。
7.如權利要求1所述的靜默電流偵測裝置，其特征在于，該半導體組件被驅動的導通電流小于200μA。
8.一種靜默電流偵測裝置，其特征在于，包括至少一個發(fā)光二極管，具有一陰極接點及一陽極接點；一固定電源，于正常狀態(tài)下連接至該發(fā)光二極管的陽極接點，以提供一適當電位；一驅動控制電路，具有一控制輸出端，于正常狀態(tài)下連接至該發(fā)光二極管的陰極接點，以驅動該發(fā)光二極管；一電位量測器，連接至該發(fā)光二極管的陰極接點或該驅動控制電路的控制輸出端；據(jù)此，無論該發(fā)光二極管是否被驅動，皆可通過該電位量測器的量測結果，判斷該發(fā)光二極管或其驅動控制電路的狀態(tài)。
9.如權利要求8所述的靜默電流偵測裝置，其特征在于。該電位量測器是一比較器，其正極連接至一參考電位，負極連接至該驅動控制電路的控制輸出端；通過比較該比較器的正極電位與負極電位，可判斷該發(fā)光二極管是否為開路或短路狀態(tài)。
10.如權利要求8所述的靜默電流偵測裝置，其特征在于，該電位量測器包括一比較器及一電阻，其中，該比較器的正極連接至一參考電位，該電阻的一端連接至該參考電位，另一端連接至該比較器的負極，該比較器的負極并連接至該驅動控制電路的控制輸出端；通過比較該比較器的正極電位與負極電位，可判斷該驅動控制電路是否為漏電流狀態(tài)。
11.如權利要求10所述的靜默電流偵測裝置，其特征在于，該參考電位為該驅動控制電路的電源。
12.如權利要求8所述的靜默電流偵測裝置，其特征在于，該驅動控制電路包括一NMOS晶體管，具有漏極、柵極及源極，其中該漏極為控制輸出端。
13.如權利要求8所述的靜默電流偵測裝置，其特征在于，該半導體組件被驅動的導通電流小于200μA。
14.一種靜默電流偵測方法，用于判斷一具有能帶間隙的半導體組件或其驅動控制電路的狀態(tài)，于正常狀態(tài)下，該半導體組件的一接點連接至一固定電源，另一接點連接至一驅動控制電路的控制輸出端，該固定電源用以提供該半導體組件一適當電位，驅動控制電路用以驅動該半導體組件；該靜默電流偵測方法是通過量測該驅動控制電路的控制輸出端的電位達成；據(jù)此，無論該半導體組件是否被驅動，皆可判斷該半導體組件或該驅動控制電路的狀態(tài)。
15.如權利要求14所述的靜默電流偵測方法，其特征在于，該半導體組件被驅動的導通電流小于200μA。
16.一種靜默電流偵測方法，其特征在于，用于判斷一發(fā)光二極管或其驅動控制電路的狀態(tài)，于正常狀態(tài)下，該發(fā)光二極管的陽極接點連接至一固定電源，陰極接點連接至一驅動控制電路的控制輸出端，該固定電源用以提供該發(fā)光二極管一適當電位，驅動控制電路用以驅動該發(fā)光二極管；該靜默電流偵測方法是通過量測該驅動控制電路的控制輸出端的電位達成；據(jù)此，無論該發(fā)光二極管是否被驅動，皆可判斷該發(fā)光二極管或該驅動控制電路的狀態(tài)。
17.如權利要求16所述的靜默電流偵測方法，其特征在于，該半導體組件被驅動的導通電流小于200μA。
全文摘要
本發(fā)明提供一種靜默電流偵測方法及其裝置，是利用一般半導體材料具有能帶間隙(energy bandgap)的特性。因此，無論該半導體組件是否被驅動，皆可判斷該半導體組件或其驅動控制電路的狀態(tài)。除了發(fā)光二極管之外，本發(fā)明的靜默電流偵測方法及其裝置尚可適用其它以具有能帶間隙材料制成的組件。
文檔編號G01R31/00GK101059537SQ20061007672
公開日2007年10月24日 申請日期2006年4月18日 優(yōu)先權日2006年4月18日
發(fā)明者王弘宗 申請人:聚積科技股份有限公司