專利名稱：一種低壓降有源二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及一種電子領(lǐng)域內(nèi)的有源二極管。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在二極管的應(yīng)用面極廣，可是二極管有導(dǎo)通的壓降，在大電流的場合下，導(dǎo)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(shè)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(dǎo)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(yīng)用場景下的正向壓降損失，降低大電流應(yīng)用場景下的功率耗散是二極管使用中需要解決的一個問題。本申請?zhí)岢鲆环N非常理想的二極管，其單向?qū)▔航岛艿?，在小電流的情況下可以接近于OV ；在大電流的情況下也可以通過合適的高速電子開關(guān)器件選擇而控制其單向?qū)▔航翟谛∮谏逃玫母咚俣O管，從而解決功耗的問題。

發(fā)明內(nèi)容
用高速電子開關(guān)構(gòu)成本申請的有源二極管的電流通路，通過附加控制電路控制高速電子開關(guān)在正向時導(dǎo)通，逆向時截止，即構(gòu)成本申請的有源二極管。由于需要給電子開關(guān)附加控制電路供電，因此這種二極管是有源的，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(yīng)管符合高速電子開關(guān)的特性，但是在大電流的情況下就要使用特殊的場效應(yīng)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管、IGBT等。這不代表本專利申請就限定了必須使用場效應(yīng)管或者三極管、IGBT，只要能夠作為高速開關(guān)的電子器件均可以被本申請的方案采用。在利用外接電源的情況下，本申請通過將外接電源進(jìn)行隔離后為附加控制電路供電，隔離的方式可以用震蕩脈沖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(yīng)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管的原理圖。圖2是使用自給能量的有源二極管的原理圖。如圖1所示，本申請的有源二極管方案，通過對外接電源進(jìn)行隔離和穩(wěn)壓后對有源二極管內(nèi)部控制器件進(jìn)行供電。內(nèi)部器件檢測到正向電壓時驅(qū)動高速電子開關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)檢測不到正向電壓的時候驅(qū)動高速電子開關(guān)關(guān)閉。因此本申請在外部等價于一個外接電源供電的高速二極管。圖1的有源二極管需要附加外接電源并進(jìn)行隔離，隔離的方法可以采用脈沖變壓器進(jìn)行直流/交流變換后再整流；但是本方案可以在非常弱的電壓和電流信號下工作，尤其適合于常規(guī)二極管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(yīng)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管方案，其驅(qū)動高速電子開關(guān)的過程與圖1所示的過程一致，即內(nèi)部器件檢測到正向電壓時驅(qū)動高速電子開關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)檢測不到正向電壓的時候驅(qū)動高速電子開關(guān)關(guān)閉。但是其從工作的環(huán)境提取工作所需的能量來為內(nèi)部器件供電，封裝上可以和普通二極管一樣，也可以外接極少數(shù)元器件如電容等。但是由于正常工作時正向壓降很低，需要利用二極管所處的反向脈沖來提供能量，因此其適合于交流整流的應(yīng)用場景，尤其是一些高頻、大電流的工作場景下使用。如果應(yīng)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)，本方案的有源二極管可能會短時提高正向壓降來吸取正向電壓的能量，導(dǎo)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(yīng)用場景下也是允許的；有足夠的反向電壓和電流的時候，本方案的有源二極管會有反向漏電流的情況存在，因此本圖的方案不適合于檢波或者邏輯判斷電路。本圖的方案由于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。本申請的有益后果是，通過有源地控制高速電子開關(guān)的正向?qū)▉韺崿F(xiàn)本申請的有源二極管低于常規(guī)二極管、常規(guī)高速二極管正向壓降，可以實現(xiàn)弱信號的零損失檢波、大電流下低功耗整流的目標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一種低壓降有源二極管，其特征在于，用高速電子開關(guān)構(gòu)成本申請的有源二極管的電流通路，通過附加控制電路控制高速電子開關(guān)在正向時導(dǎo)通，逆向時截止構(gòu)成有源二極管。
2.如權(quán)利要求1所述的一種低壓降有源二極管，其特征在于，在利用外接電源的情況下，本申請通過將外接電源進(jìn)行隔離后為本申請中的附加控制電路供電。
3.如權(quán)利要求1所述的一種低壓降有源二極管，其特征在于，在應(yīng)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管，其通過控制高速電子開關(guān)在正向電壓下導(dǎo)通、反向電壓下截止來實現(xiàn)二極管的單向?qū)щ姽δ?。由于需要控制高速電子開關(guān)的行為，因此需要通過內(nèi)部供電或者外部隔離供電的方式來實現(xiàn)高速電子開關(guān)的單向?qū)щ姽δ?。外部供電有助于弱信號檢波，但是不利于器件微型化；內(nèi)部供電限于整流等能夠讓有源二極管吸取足夠工作電能的情形，成本低且利于器件微型化。本申請中的方案能夠?qū)崿F(xiàn)較低的正向?qū)妷航担瑢崿F(xiàn)弱信號檢波應(yīng)用下的低檢波損耗，或者是在整流應(yīng)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(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:彭艷兵