專利名稱:高正壓二極管的制作方法
高正壓二極管屬于摩托車磁電機、汽車、拖拉機發(fā)電機輸出電壓的半導體調節(jié)元件。
現(xiàn)代各種車輛的行車速度變化范圍很大，與發(fā)動機配裝的發(fā)電機轉速也有很大范圍的變化，造成電機輸出的端電壓不穩(wěn)定，這將直接影響車輛上用電設備的安全，嚴重時造成燒壞電氣設備或發(fā)生行車事故。為穩(wěn)定地調節(jié)發(fā)電機的輸出電壓，現(xiàn)用的電子調節(jié)元件有晶體三極管、可控硅以及把它們組成調節(jié)電路的集成電路、厚膜電路、電阻、電容器、……等。用可控硅為主要調節(jié)元件構成的電子調節(jié)器雖較用晶體三極管為主要調節(jié)元件的調節(jié)器有體積小、可靠性更高的優(yōu)點，但可控硅的主要缺點是過載能力差和耐高壓脈沖的能力很差。近幾年國內外發(fā)展的晶體管與集成電路混合式調節(jié)器較分立元件式調節(jié)器又有進步，但目前還存在工藝復雜、成本高、在高溫下穩(wěn)定不夠和激磁失效率達0.01％等缺點(見1986.2《汽車電器》P34.“汽車用混合式集成電路調節(jié)器”)1984.4.P6.“國外部分晶體管集成電路調節(jié)器電路接線和發(fā)展方向”?！镀嚒穼＠墨I通報1983.5P46.VS4310792HO11－27.83.5.26168“半導體電壓調節(jié)電路”MTQ.82.1.12)。為解決這個問題通常的做法是篩選元件、提高元件的技術指示和增加保護電路元件等。使晶體管可控硅等主要元件的調節(jié)器的可靠性得到提高，但這種做法的缺點是既增加了工藝上的復雜性。又因為元件的增多而使整機故障產生的幾率增加。
本實用新型的目的是提供一種既簡單又可靠的發(fā)電機電壓調節(jié)元件——高正壓二極管，只要把高正壓二極管與散熱的殼體組合，便成為一個電子調節(jié)器整機，不需要集成電路、厚膜電器、電阻、電容器和保護電路元件，因為高正壓二極管是要求具有5伏以上至幾百伏的正向導通電壓值，幾個安培至幾百安培的額定工作電流值，它較現(xiàn)有整流二極管的主要區(qū)別是正向導通電壓值高許多倍，而一般整流二極管的正向導通電壓只有0.7伏左右；它較現(xiàn)有大功率穩(wěn)壓二極管的區(qū)別是額定工作電流大許多倍，且工藝上不需要貴重金屬。
高正壓二極管的結構和伏安特性曲線由附圖給出。圖1(a)為單向高正壓二極管，(b)為雙向高正壓二極管的結構示意圖。它是由單片硅PN結與金屬散熱銅片，或金屬螺栓殼體構成，圖2(c)和(d)分別為單向和雙向高正壓二極管的符號。
本實用新型高正壓二極管的技術特征是單向高正壓二極管型號為2HPV－A型，它要求有大于5伏的正向導通電壓值，300伏以上的反向耐壓值和大于5安培的額定正向電流值；雙向高正壓二極管型號為2HPV－B型，它要求有大于5伏的正、反向(雙向)導通電壓值和大于5安培的正、反向電流值。且要求有正、反向完全對稱的伏安特性。
根據汽車、摩托車和拖拉機上對發(fā)電機輸出電壓的技術標準要求，用高正壓二極管來穩(wěn)定調節(jié)發(fā)電機輸出電壓值，應具有符合規(guī)定值的技術參數值。
高正壓二極管能穩(wěn)定地調節(jié)發(fā)電機輸出電壓的工作原理是當發(fā)電機低轉速時，輸出電壓低于高正壓二極管的“死區(qū)電壓”值，高正壓二極管不導通，對發(fā)電機來說沒有高正壓二極管通過的電樞反應電流，隨著發(fā)電機轉速的升高使端電壓升高至高正壓二極管導通電壓值時，由于高正壓二極管電流ID隨電壓UD變化很快，而UD等于發(fā)電機輸出端電壓(高正壓二極管與交流電機輸出端并聯(lián)穩(wěn)壓情況下)，則發(fā)電機端電壓按電流調節(jié)系原理獲得穩(wěn)定輸出。這種調節(jié)方式適用于沒有并激勵磁的永磁式發(fā)電機或磁電機(詳見專利申請?zhí)?7200651)對具有并激勵磁繞組(如汽車、拖拉機上的發(fā)電機)可采用高正壓管差激式調節(jié)電路來獲得穩(wěn)定的端電壓(詳見專利申請?zhí)?7100388“交流機高正壓管差激式調節(jié)電路”和87100394“直流機高正壓管差激式調節(jié)電路”)。采用高正壓二極管的工作原理來達到穩(wěn)定地調節(jié)發(fā)電機輸出端電壓，還可適用于風力發(fā)電機，船用發(fā)電機，飛行器上的發(fā)電機……等等。
實施本實用新型的方法是只需在現(xiàn)有制造整流二極管的設備條件下，對工藝方法和個別工序作些調整，即可制造出達到工藝技術參數值的高正壓二極管。
本實用新型高正壓二極管的目的是提供一種適用于多種用途的發(fā)電機電壓調節(jié)器的半導體元件。它可以單獨作為高正壓管電壓調節(jié)器產品，也可以直接把高正壓二極管制成金屬螺栓殼體的外形直接緊固在發(fā)電機殼體上，成為發(fā)電機與電壓調節(jié)器于一體的“內裝式”發(fā)電機(詳見專利申請?zhí)?7216022“高正壓管內裝式穩(wěn)壓磁電機”)。
權利要求
1.高正壓二極管是由單晶硅或鍺片經平面擴散工藝制成具有正向5伏至幾百伏導通電壓值和幾安至百安的額定工作電流值，其特征是有一個陽極A、一個陰極K、一個PN結或多個PN結疊合構成單向導通特性(a)和雙向導通特性(b)的高正向導通電壓二極管；它可做成金屬板或金屬螺栓殼體散熱外形。
專利摘要
由PN結構成的單向高正壓管a和雙向高正壓管b，具有5伏至幾百伏的導通電壓值和幾安至幾百安的額定工作電流值，可廣泛適用在摩托車、汽車、拖拉機、風力發(fā)電機等作為電壓調節(jié)元件，且不需附加電路元件。它較現(xiàn)有可控硅、晶體管與集成電路調節(jié)器、JEC集成塊具有穩(wěn)定可靠性高、元件省、耐脈沖電壓高、工藝簡單、體積小、成本低。還可適用在電子儀器上作為防沖擊過電壓保護元件以及代替大功率穩(wěn)壓管工作。
文檔編號H01L29/86GK87200650SQ87200650
公開日1988年12月14日 申請日期1987年1月19日
發(fā)明者萬德鴻 申請人:萬德鴻導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan