[發明專利]能量轉換裝置及其制造方法和操作方法

無效

• 申請號: 201210308574.6
• 申請日: 2012-08-27
• 公開（公告）號: CN102951602A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 金載興;權鐘午
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;H02N2/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 屈玉華

技術領域

本公開涉及微轉換裝置，更具體而言，涉及能量轉換裝置及其制造方法和操作方法。

背景技術

通過使用升壓轉換器可以獲得高于輸入電壓的輸出電壓。已知電荷泵和倍壓器作為升壓轉換器。

在電荷泵中，因為增益與級數成正比，所以為了獲得高增益，需要增加根據步驟提供的級數。

在倍壓器中，因為需要互補的切換信號，所以會發生切換損失。在電荷泵和倍壓器中，單元級中的增益小于2。

升壓轉換器可以通過使用微機電系統（MEMS）與電路一起被制造在基板上。然而，因為使用互補金屬氧化物半導體（CMOS）工藝的MEMS僅能使用多晶材料，所以MEMS具有與材料相關的問題。另外，會根據材料和熱分布發生應力問題，還會發生鈍化問題。

此外，現有的MEMS裝置被制造以滿足特定目的。因此，難以使用現有的MEMS裝置用于除了其指定目的之外的目的。

發明內容

提供一種可以具有高增益和高可靠性并可以用于多種目的的能量轉換裝置。

提供制造這樣的能量轉換裝置的方法。

提供操作這樣的能量轉換裝置的方法。

將在下面的描述中部分地闡述額外的方面，且部分將通過該描述變得明顯，或者通過呈現的實施方式的實踐而了解。

根據本發明的一方面，能量轉換裝置包括：包括多個摻雜區的整體的單晶硅層；振動器，設置在單晶硅層中并且連接到多個摻雜區中的一個摻雜區；第一二極管，其是PN結二極管且允許施加到振動器的輸入信號通過；以及第二二極管，其是PN結二極管且允許從振動器輸出的信號通過。

單晶硅層中可以包括被密封的空間，振動器設置在所述空間中。

多個摻雜區可以包括順序地設置的第一至第三摻雜區，第三摻雜區可以包括形成第一和第二二極管的p型摻雜區和n型摻雜區，能量轉換裝置還可以包括分離第三摻雜區的剩余部分與第一和第二二極管的摻雜區。

第三摻雜區可以包括連接到所述空間的多個通孔。

能量轉換裝置還可以包括設置在第三摻雜區上以覆蓋多個通孔的密封層。

密封層可以包括多個接觸孔，第一二極管、第二二極管和第三摻雜區的在第一二極管與第二二極管之間的部分通過所述多個接觸孔暴露。

能量轉換裝置還可以包括設置在密封層上以彼此間隔開的第一至第三電極，其中第一至第三電極通過多個接觸孔連接到第一和第二二極管以及第三摻雜區。

在第一至第三摻雜區之中的相鄰摻雜區可以被相反地摻雜。

振動器可以包括彼此連接的第一和第二隔膜（diaphragm）。

振動器可以包括被摻雜以具有與振動器連接到的摻雜區的導電性相同的導電性的部分、以及被摻雜以具有與振動器未連接到的摻雜區的導電性相同的導電性的部分。

第二隔膜可以包括被相反地摻雜的兩個部分。

第一隔膜可以包括多個通孔。

振動器和面對第二隔膜的摻雜區可以組成可變電容器。

第二隔膜和面對所述第二隔膜的摻雜區可以總是彼此平行。

能量轉換裝置還可以包括具有固定的極化電荷并且設置在振動器的表面上的絕緣層。

通過第二二極管輸出的信號的電壓大于輸入信號的電壓。

通過第二二極管輸出的信號的電壓根據下列等式大于輸入信號的電壓：V_out=[C_m(max)/C_m(min)]V_in，其中V_out是通過第二二極管輸出的信號的電壓，V_in是輸入信號的電壓，C_m(max)是包括振動器和多個摻雜區中的一第一摻雜區的電容器的最大電容，C_m(min)是該電容器的最小電容。

根據本發明的另一方面，提供操作能量轉換裝置的方法，其中該能量轉換裝置包括：包括多個摻雜區的整體的單晶硅層；設置在單晶硅層中且連接到多個摻雜區中的一個摻雜區的振動器；第一二極管，其是PN結二極管且允許施加到振動器的輸入信號通過；以及第二二極管，其是PN結二極管且允許從振動器輸出的信號通過。所述方法包括：驅動振動器；以及通過第二二極管輸出根據振動器的驅動的輸出信號。

驅動振動器可以包括施加輸入電壓到第一二極管。

該方法還可以包括施加同步信號到在第一與第二二極管之間的、在摻雜區中與第一和第二二極管電分離的區域，從而使輸出信號高于輸入電壓。