[發明專利]一種光控可變電容器

有效

• 申請號: 201510465005.6
• 申請日: 2015-08-03
• 公開（公告）號: CN105047412B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 李國嶺;王志曉;周鋒子;李立本;臧國忠
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: H01G7/00
• 分類號: H01G7/00
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙)41120
• 代理人: 羅民健

技術領域

本發明涉及一種電容器，具體的說是一種電容量能夠改變的光控可變電容器。

背景技術

光電技術在國民經濟、軍事安全、科學研究等領域有著廣泛應用。光電技術的物理基礎是各種光電效應。通常，光電效應分為外光電效應和內光電效應。外光電效應指在光的照射下，金屬或半導體內的電子逸出表面向外發射的現象，主要應用有光電管和光電倍增管等。內光電效應指在光的照射下，半導體內部產生電子-空穴對所引發的電效應。內光電效應比較復雜，常見的有光電導效應、光伏效應等。光電導效應的主要應用有光敏電阻、光電導攝像管等；光伏效應的主要應用有光伏電池、光(電)敏二極管、光(電)敏三極管等。

光電容效應是一種內光電效應，指在光的照射下，半導體/絕緣體的介電常數或電容常數發生變化的現象。通常條件下，多數半導體/絕緣體的光電容效應不顯著。但在較強輻射條件下（如航空航天）或者某些特殊材料 (如ZnS-CdS、SrTiO₃、有機聚合物)里，光電容效應非常顯著[H.Kallman, B. Kramer, and A. Perlmutter, Phys. Rev. 89, 700(1953)；S.Kronenberg and C.A.Accardo，Phys.Rev.101，989(1956)；T.Hasegawa，S.Mouri，Y.Yamada,and K.Tanaka,J.Phys. Soc.Jpn 72,41 (2003)]。在精密電子儀器設計中，有必要考慮光電容效應的影響。例如，航空/航天儀器中的電容元件在太陽光照射下可能發生電容數值的較大改變，進而影響甚至破壞儀器的正常工作狀態，因此需要對其電容元件做必要的避光防護。在太陽能光電轉換領域,光電容效應也有著重要潛在應用[R.W. Glazebrook and A.Thomas, J. Chem. Soc.Faraday Trans.II78, 2053 (1982)]。

在某些特殊的氧化物半導體中，如金紅石相TiO₂、MnO₂、WO₃、BaTiO₃、SrTiO₃等，存在小極化子類型的載流子。所謂小極化子指半導體中電子/空穴與其周邊小范圍的晶格發生強烈耦合而形成的一種準粒子。在強烈的電子-聲子耦合作用下，小極化子類型半導體能帶邊的光生電子/空穴將衰變為位于帶隙中的小極化子[G.L. Li, W.X. Li, and C. Li, Phys. Rev. B 82, 235109 (2010)]。與普通半導體比較，小極化子類型半導體具有一些特殊的光電效應，如光伏效應[李國嶺、李立本、王丹丹、曹京曉、王趙武，一種基于界面極化子效應的半導體太陽能電池及其制備方法，ZL201210028953.X，2014.06]。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種電容量能夠改變的光控可變電容器。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種光控可變電容器，該光控可變電容器包括控制部分和光敏電容，所述控制部分設有LED光源、為LED光源供電的電源和接在供電線路中的可變電阻器，所述光敏電容具有介電材料層，該介電材料層由具有小極化子效應的光敏材料制成，在介電材料層的兩側均依次設有導電層和封裝層，所述介電材料層一側或兩側的導電層及封裝層由透光材料構成，以便使LED光源發出的光線能夠透過導電層及封裝層照射在介電材料層上，并通過調整可變電阻器的阻值改變LED光源的光線強度，從而改變介電材料層的介電常數。

所述LED光源的供電線路中接有用于測量其供電電流的電流計。

所述的光敏材料為金紅石相二氧化鈦、鈦酸鋇或鈦酸鍶。

所述的封裝層為玻璃板，導電層為附在玻璃板上的導電膜。

所述的封裝層為玻璃板，導電層由附在玻璃板上的導電膜和鍍在介電材料層表面的導電銀漿構成。

所述介電材料層兩側的導電層分別連接有正極引線和負極引線。

所述的介電材料層由具有小極化子效應的光敏材料經壓制成型后燒制而成。

經研究發現，常用的介電材料如TiO₂、BaTiO₃ 、SrTiO₃等，屬于小極化子類型半導體。在光照條件下，該類介電材料里的光生小極化子將顯著增強其介電常數。由該類介電材料組成的電容器可作為光敏電容器，具有重要的工業應用和學術研究價值。