[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體直流光電變壓器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210326559.4
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN102832287A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭磊
• 申請（專利權(quán)）人: 郭磊
• 主分類號: H01L31/12
• 分類號: H01L31/12;H01L31/173
• 代理公司: 北京清亦華知識產(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，特別涉及一種半導(dǎo)體直流光電變壓器。

背景技術(shù)

日常應(yīng)用中，傳統(tǒng)的電力輸送主要采用交流電流進(jìn)行傳輸，主要是因?yàn)榻涣麟娮儔喝菀祝菀讓?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(chǎn)生的感抗效應(yīng)不容忽視，尤其是對高頻交流電，其感抗效應(yīng)會對交流電產(chǎn)生極大影響；同時(shí)，由于趨膚效應(yīng)的存在，使得交流電傳輸導(dǎo)線的有效面積較小，在遠(yuǎn)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(chǎn)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(gè)電網(wǎng)需要同步運(yùn)行，所有的發(fā)電系統(tǒng)要同步在同一相位，以確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，交流相位同步困難，一個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的變化就會影響整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定。另外，在小功率電子產(chǎn)品應(yīng)用中，傳統(tǒng)的直流低壓變?yōu)橹绷鞲邏和枰茸優(yōu)榻涣鞯蛪海儆镁€圈變壓器變?yōu)榻涣鞲邏海僮優(yōu)橹绷鞲邏旱姆椒ǎ@種方法電路復(fù)雜，元件多，體積大，成本高而且轉(zhuǎn)換效率低。

與交流輸電相比，直流輸電具有諸多優(yōu)點(diǎn)：

1、線路造價(jià)低：對于架空線路，直流單極只需一根，雙極只需兩根，更為經(jīng)濟(jì)。同時(shí)每根導(dǎo)線都可以作為一個(gè)獨(dú)立回路運(yùn)行，并且可以采用大地或海水作回路。

2、損耗小：直流線路沒有無功損耗，沒有充電功率和充電電流，直流架空線路沒有趨膚效應(yīng)，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(yùn)行。

3、電網(wǎng)運(yùn)行更穩(wěn)定：直流本身帶有調(diào)制功能，可根據(jù)系統(tǒng)的要求作出反應(yīng)，運(yùn)行更穩(wěn)定。可以聯(lián)絡(luò)兩個(gè)不同頻率的交流系統(tǒng)，聯(lián)絡(luò)線上的功率易于控制。

但是，目前的直流輸電，只在輸電這個(gè)環(huán)節(jié)是直流，發(fā)電仍是交流。在輸電線路的起端有換流設(shè)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(shè)備制造困難、價(jià)格昂貴，因此現(xiàn)階段的直流輸電應(yīng)用范圍主要局限在遠(yuǎn)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(yīng)用領(lǐng)域。為使直流輸電得到普遍應(yīng)用，發(fā)展直流變壓技術(shù)和研制直流變壓器件是亟待解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別是提出一種半導(dǎo)體直流光電變壓器。

本發(fā)明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(zhuǎn)換層；形成在所述電光轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換層；以及形成在所述光電轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換層發(fā)出的工作光線透明。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換層和所述光電轉(zhuǎn)換層之間來回反射，防止光泄露，提高光波傳輸效率。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)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(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)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(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)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。