[實用新型]一種半導體直流光電變壓器

有效

• 申請號: 201120444554.2
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN202523745U
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 郭磊
• 申請（專利權）人: 郭磊
• 主分類號: H01L31/12
• 分類號: H01L31/12
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本實用新型涉及電流電壓變壓領域，特別涉及一種半導體直流光電變壓器。

背景技術

日常應用中，傳統的電力輸送主要采用交流電流進行傳輸，主要是因為交流電變壓容易，容易實現遠距離電力傳輸，以及與用戶端的低壓配電變電。但是，采用交流輸電存在很大缺陷：首先，交流電產生的感抗效應不容忽視，尤其是對高頻交流電，其感抗效應會對交流電產生極大影響；同時，由于趨膚效應的存在，使得交流電傳輸導線的有效面積較小，在遠距離輸電過程中會損失大量電能。其次，交流輸電線一般都是架空線，也有水下電纜和地下電纜，它們和電纜產生的“旁路電容”，造成交流電“分流”，造成輸電過程中的電能損失。還有，在交流輸電過程中，整個電網需要同步運行，所有的發電系統要同步在同一相位，以確保電網穩定運行，交流相位同步困難，一個發電系統的變化就會影響整個電網的穩定。另外，在小功率電子產品應用中，傳統的直流低壓變為直流高壓往往需要先變為交流低壓，再用線圈變壓器變為交流高壓，再變為直流高壓的方法，這種方法電路復雜，元件多，體積大，成本高而且轉換效率低。

與交流輸電相比，直流輸電具有諸多優點：

1、線路造價低：對于架空線路，直流單極只需一根，雙極只需兩根，更為經濟。同時每根導線都可以作為一個獨立回路運行，并且可以采用大地或海水作回路。

2、損耗?。褐绷骶€路沒有無功損耗，沒有充電功率和充電電流，直流架空線路沒有趨膚效應，其電暈損耗和無線電干擾均比交流架空線路要小。并且電纜線路可以在較高的電位梯度下運行。

3、電網運行更穩定：直流本身帶有調制功能，可根據系統的要求作出反應，運行更穩定?？梢月摻j兩個不同頻率的交流系統，聯絡線上的功率易于控制。

但是，目前的直流輸電，只在輸電這個環節是直流，發電仍是交流。在輸電線路的起端有換流設備將交流變換為直流，到線路末端再將直流變回交流。目前這種換流設備制造困難、價格昂貴，因此現階段的直流輸電應用范圍主要局限在遠距離大容量輸電以及海底電纜輸電等，極大地限制了直流輸電的應用領域。為使直流輸電得到普遍應用，發展直流變壓技術和研制直流變壓器件是亟待解決的關鍵問題。

實用新型內容

本實用新型的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別是提出一種半導體直流光電變壓器。

本實用新型提出了一種直流變壓器，包括：第一電極層；形成在所述第一電極層之上的電光轉換層；形成在所述電光轉換層之上的第二電極層；形成在所述第二電極層之上的第一隔離層；形成在所述第一隔離層之上的第三電極層；形成在所述第三電極層之上的光電轉換層；以及形成在所述光電轉換層之上的第四電極層，其中，所述第一隔離層、所述第二電極層和所述第三電極層對所述電光轉換層發出的工作光線透明。

根據本實用新型一個實施例的直流變壓器，還包括：位于所述第一電極層和所述電光轉換層之間的第一反射層；以及位于所述第四電極層和所述光電轉換層之間的第二反射層。所述第一和第二反射層將光限制在所述電光轉換層和所述光電轉換層之間來回反射，防止光泄露，提高光波傳輸效率。

根據本實用新型一個實施例的直流變壓器，所述第一反射層和第二反射層為布拉格反射鏡或金屬全反射鏡。

根據本實用新型一個實施例的直流變壓器，所述第一電極層和所述第四電極層為金屬電極。

根據本實用新型一個實施例的直流變壓器，所述第一隔離層材料為Al₂O₃，AlN，SiO₂，MgO，Si₃N₄，BN，金剛石，LiAlO₂，LiGaO₂，半絕緣的GaAs、SiC或GaP，GaN中的一種及其組合，以及稀土氧化物REO及其組合，以使所述第一隔離層對所述工作光線透明，絕緣特性好，耐高壓防擊穿。