[發(fā)明專利]III-V族半導(dǎo)體直流變壓器及其形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210123673.7
• 申請(qǐng)日: 2012-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN103378184B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭磊;趙東晶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 郭磊;趙東晶
• 主分類號(hào): H01L31/0304
• 分類號(hào): H01L31/0304;H01L31/167;H01L31/18
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電流電壓變壓領(lǐng)域，特別涉及III-V族半導(dǎo)體直流變壓器及其形成方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代社會(huì)中隨著電子技術(shù)的發(fā)展，直流電的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，如各種電子設(shè)備、LED器件，電動(dòng)汽車，太陽能電池，燃料電池等，這就牽扯到了直流變壓這樣一個(gè)重要的問題，尤其是直流升壓的問題。傳統(tǒng)情況下只有交流電能夠利用電磁耦合簡(jiǎn)單可靠的實(shí)現(xiàn)變壓，現(xiàn)有的直流變壓方案一種是先把直流電逆變?yōu)榻涣麟?，交流變壓后，再轉(zhuǎn)換為直流，另一種是采用大量的電力電子器件以及大電感電容等元件通過控制電路的協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)變換，這兩種方案都存在裝置復(fù)雜，轉(zhuǎn)換效率低，元件眾多，體積重量較大，成本高昂等缺點(diǎn)，因此開發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積重量小巧，工作可靠的直流變壓器件，尤其是直流升壓的器件就成了一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一系列結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳輸效率高的III-V族半導(dǎo)體直流變壓器。本發(fā)明還具體提出了一種氮化物半導(dǎo)體直流變壓器、一種磷化物半導(dǎo)體直流變壓器和一種砷化物半導(dǎo)體直流變壓器。

本發(fā)明的另一目的在于提出一系列III-V族半導(dǎo)體直流變壓器的形成方法。

本發(fā)明提供一種III-V族半導(dǎo)體直流變壓器，包括：隔離層，隔離層為透明絕緣介質(zhì)；形成在隔離層一側(cè)的多個(gè)III-V族半導(dǎo)體發(fā)光二極管，多個(gè)III-V族半導(dǎo)體發(fā)光二極管中的至少一部分相互串聯(lián)，多個(gè)III-V族半導(dǎo)體發(fā)光二極管用于將電能轉(zhuǎn)換為光能，發(fā)出特定顏色的工作光線；形成在隔離層一側(cè)的多個(gè)III-V族半導(dǎo)體光電池，多個(gè)III-V族半導(dǎo)體光電池中的至少一部分相互串聯(lián)，多個(gè)III-V族半導(dǎo)體光電池吸收特定顏色工作光線，用于將光能轉(zhuǎn)換為電能，其中，III-V族半導(dǎo)體發(fā)光二極管與III-V族半導(dǎo)體光電池的工作光線匹配，且隔離層對(duì)工作光線透明，III-V族半導(dǎo)體發(fā)光二極管的數(shù)目與III-V族半導(dǎo)體光電池的數(shù)目呈比例以實(shí)現(xiàn)直流變壓。

該III-V族半導(dǎo)體直流變壓器還具有耐高壓，無電磁輻射，無線圈結(jié)構(gòu)，安全可靠，傳輸效率高，體積小，壽命長(zhǎng)，重量輕，安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，III-V族半導(dǎo)體發(fā)光二極管包括：III-V族半導(dǎo)體有源發(fā)光層；形成在III-V族半導(dǎo)體有源發(fā)光層的遠(yuǎn)離隔離層一側(cè)的第一P型接觸層；形成在III-V族半導(dǎo)體有源發(fā)光層的接近隔離層一側(cè)的第一N型接觸層；形成在第一P型接觸層上的第一電極層；以及形成在第一N型接觸層上的第二電極層。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，III-V族半導(dǎo)體光電池包括：III-V族半導(dǎo)體光吸收層；形成在III-V族半導(dǎo)體光吸收層的遠(yuǎn)離隔離層一側(cè)的第二P型接觸層；形成在III-V族半導(dǎo)體光吸收層的接近隔離層一側(cè)的第二N型接觸層；形成在第二P型接觸層上的第三電極層；以及形成在第二N型接觸層上的第四電極層。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，III-V族半導(dǎo)體直流變壓器可為雙面結(jié)構(gòu)或單面結(jié)構(gòu)，其中，雙面結(jié)構(gòu)的III-V族半導(dǎo)體直流變壓器中，III-V族半導(dǎo)體發(fā)光二極管與III-V族半導(dǎo)體光電池位于隔離層的不同側(cè)面，工作光線以透射的方式傳輸；單面結(jié)構(gòu)的III-V族半導(dǎo)體直流變壓器中，III-V族半導(dǎo)體發(fā)光二極管與III-V族半導(dǎo)體光電池位于隔離層的同一側(cè)面，且呈間隔排布，工作光線以反射的方式傳輸，其中，隔離層中具有反光結(jié)構(gòu)，反光結(jié)構(gòu)用于將III-V族半導(dǎo)體二極管發(fā)出的工作光線導(dǎo)向III-V族半導(dǎo)體光電池。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，III-V族半導(dǎo)體有源發(fā)光層、第一N型接觸層、隔離層、第二N型接觸層和III-V族半導(dǎo)體光吸收層的材料的折射系數(shù)相匹配。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，III-V族半導(dǎo)體直流變壓器還包括：陷光結(jié)構(gòu)，該陷光結(jié)構(gòu)用于將工作光線限定在III-V族半導(dǎo)體直流變壓器內(nèi)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，陷光結(jié)構(gòu)包括：位于III-V族半導(dǎo)體有源發(fā)光層的遠(yuǎn)離隔離層一側(cè)的第一反射層；以及位于III-V族半導(dǎo)體光吸收層的遠(yuǎn)離隔離層一側(cè)的第二反射層。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，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。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，III-V族半導(dǎo)體發(fā)光二極管之間、III-V族半導(dǎo)體光電池之間，或者III-V族半導(dǎo)體發(fā)光二極管和III-V族半導(dǎo)體光電池之間，填充有透明絕緣介質(zhì)且透明絕緣介質(zhì)頂部覆蓋反光材料；或者，III-V族半導(dǎo)體發(fā)光二極管之間、III-V族半導(dǎo)體光電池之間，或者III-V族半導(dǎo)體發(fā)光二極管與III-V族半導(dǎo)體光電池之間，填充有反光絕緣介質(zhì)。