隔离的单片电转换器制造技术

本发明专利技术涉及一种隔离单片电转换器，包括：在由电阻材料（４）制成的衬底上，在其下表面上包括两个彼此隔开的形成主线圈的输入电极（２，３）；构成主线圈的绝缘层（５），位于衬底的上表面，在绝缘层（５）上，至少两个分别电串联连接的Ｐ和Ｎ掺杂的热电半导体元件（７，９），串联连接的末端形成转换器的次线圈。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种能为其次级线圏提供与施加到其主线圏的电源隔开的低电压D. C.电源电转换器。本专利技术主要应用于施加给主线圈的电源为50或 60Hz的A. C.主电压。转换器将被称为主电源。器将具有多种应用，例如，用于加电装置编程器的供电。
技术介绍
主电源的一个缺点在于次级线圈必须从主线圈电隔离。主电源通常包 括变压器，其通常是最重和体积最大的原件。该变压器连接到用于整流A. C. 电流的电路，例如包括二极管桥、多个电阻和电容元件，用于建立D.C.参 考电压的齐纳二极管，以及可能的晶体管、闸流晶体管和/或用于电流或电 压稳定的触发三极管。并且，由于它们的重量和体积，传统转换器不能继承到便携装置如手 机中。便携电话通常具有用户在移动模式中使用的可充电电池，并附带售卖 连接到引线的充电器，该引线在一端连接到便携装置的电源入口，另一端 连接到主电源。手机用户必须携带通常与手机一样大并且可能更重的充电器。直到现在，仍然没有小体积的主电源或可以很容易设置在手机或其它 便携装置如掌上电脑中的充电器，其也能够使该装置通过简单的电源线插 入到主电源插座上。
技术实现思路
由此，本专利技术的实施例提供了一种隔离的单片电转换器，包括在由电 阻材料制成的衬底上，在其下表面上包括两个彼此隔开的形成主线圈(primary)的输入电极，绝缘层，和至少两个分别电串联连接的P和N掺杂 的热电半导体元件，串联连接的末端形成转换器的次线圏(secondary )。根据本专利技术的实施例，每个热电元件包括在其上表面的涂敷金属和其下 表面上的涂敷金属。才艮据本专利技术的实施例，衬底由硅制成。根据本专利技术的实施例，第一 P掺杂的热电半导体元件由掺杂有锑的碲化 铋、形成，第二 N 4参杂的热电半导体元件由掺杂有硒的碲化铋、形成。 根据本专利技术的实施例，转换器包括多个彼此串联的热电单元。 将结合附图在以下的具体实施例的非限制性描述中详细说明本专利技术的 前述和其它目的，特征和优点。附图说明图1是根据本专利技术的实施例使用热点元件的隔离单片转换器示例的简化图2是根据本专利技术实施例的隔离单片转换器的示例的详细截面图； 图3是安装在具有冷却器的支座上的图2的转换器的截面图； 图4示出了用于形成图2的转换器的不同步骤。 具体实施例方式为了清楚起见，在不同的附图中相同的元件用相同的附图标记表示，并 且，如集成电路中通常表达的那样，不同的附图没有按比例缩放。图1说明了隔离单片转换器的示例，在其主线圏处通过A.C.源电压Ue 和电流Ie提供，并为其次线圈提供D. C.电压Us和电流Is。在硅晶片4的 背面的两个端子2和3之间施加电压Ue。硅晶片4的正面由电绝缘层5覆 盖，该电绝缘层是好的热导体。在层5上，电极6电连接两个由N和P型 半导体层7和9形成的(反之亦可)热电元件的下表面，在它们上表面上具有电极8和10。电极8和10形成电源的输出或次级端子。在工作中，能观察到传导电流的硅晶片的温度由于焦耳效应升高。该温度升高穿过电绝缘层5传输到电极6和热电元件7和9的下表面。热电元件7和9的相对表面一边上的电极8和10的温度保持与外界温度接近。由此通过塞贝克效应在串联的热电元件7和9的电极8和10之间由于温度梯度而产生了 D.C.电压差Us。电极8和10由此能够为图中未示出的负载提供D. C.电流Is。该负载将例如是电池。在D. C.电压源Us和负载之间可以插入多个电流和/或电压调节元件。图2是隔离单片转换器1的另一示例的放大简化截面图。如图1中的相同元件具有相同的附图标记。与图1中示出了单对热电元件相反，图2示出了两对热电元件7 - 9和11 - 13， N型元件(9和11)和P型元件(7和13)中二者选一。电极6连接元件7和9的背面，电极12把元件7的正面连接元件ll的背面，电极14连接元件11和13的背面。D. C.输出电压在元件9的正面上的电极10和元件13的正面上的元件8之间是可利用的(工作)的。元件7、 9、 11和13通过电绝缘层5a横向绝缘，该电绝缘层使装置的上表面基本平坦，其使得导电层特别容易在其上表面沉积。隔开硅衬底4的电极6和14的绝缘层5优选由电绝缘并且导热的材料制成以确保衬底4和热电元件7、 9、 11和13之间正确的热连接。即使绝缘层5的材料不是非常好的热导体，该层将会被选择成足够薄以基本避免影响在衬底和热电元件之间的热传导。在图2中，箭头分别示出了热流(以虚线箭头表示)和当其经受温度梯度时跨过每个热电元件的电压增加的方向(以实线箭头表示)。硅衬底4在其下表面上提供有两个主电流输入电极2和3。没有覆盖有电极2和3的下表面部分优选覆盖有透入衬底的电绝缘层16。在两个电极2和3之间象征性地示出了电阻器15 ，由此系统化地表示了导致所述衬底4发热的A. C.电流的阻抗电流(resistive f low)，因此对于热电元件其用作热储蓄器(它们的相对表面为外界温度)。以下给出如图2中示出的隔离单片转换器1的两个实施例。示例1在实施例的第一示例中，电源主要接收在50赫兹频率的230瓦rms的 主A. C.电压Ue。在电极2和3之间的距离，硅衬底的厚度，可以通过电绝 缘层16的渗入而调节，并且可以选择硅掺杂以使电阻15具有17. 6kD的值 Rp。硅由此传导13-mA的电流Ip,其对应于主线圏处消耗的3瓦的总功率。使用四个热电元件，分别是N掺杂的9和11 (例如由硒掺杂的碲化铋形 成)和P掺杂的7和13。该元件通常具有6%的塞贝克转换系数(塞贝克 转换系数是通过在这些元件触点处的两个热和冷源的可利用热源的热电元 件的传输效率和跨过热电元件恢复的电源)。对于98%的热耦合，因此，5 伏的电压Us和35-mA的电流Is,即总0. 18瓦的功率，在电极10和14之 间的电源的次级线圈处恢复了 。由此得到了这样的结果，例如，具有具有从约1至IO隱的边和从约10 至50lam的热电材^h厚度的正方形芯片。示例2在实施例的第二示例中，使用与示例l相同的元件和相同的参数值，除 了下列修改设定硅衬底的尺寸以使电阻Rp等于2. 3kQ，由此在主线圈处 得到了 100-mA的电流Ip和23瓦的功率。在次级线圈处，对于总1. 3瓦的功率得到了 5伏的电压和270mA的电流。 图3示出了图2的结构的装配示例。该结构被翻转以使其电极14、 8和 10分别与设置在支座17 (电极19是可选的)表面上的金属电极18、 19和 20接触。衬底10由电绝缘并且导热的材料制成，例如陶瓷。其也可以是在 结构1的一侧上涂敷有薄电绝缘层的导电材料(金属)。支座17的下表面 优选与散热器23的表面接触，该散热器能够使支座17的温度尽可能地接 近所需温度(冷源)，例如外界温度。如果不使用散热器，支座17可以是6印刷电路板(PCB)。图4示出了图2的隔离单片转换器的可能实施例的连续步骤。 在硅晶片4的一部分上，淀积电绝缘并且导热的均匀层5 (步骤a ),在 其上以彼此远隔的方式淀积两个电极6和14 (步骤b ),随后该组件覆盖有 绝缘层5a(步骤c)。然后在层5a中分别在开口 6和12上并且以部分暴露 它们的方式形成两个开口 7a和13a (步骤d ),随后例如在开口 7a和13a 中分别淀积两个P掺杂的热电层7本文档来自技高网...

【技术保护点】
隔离的单片电转换器，包括：在由电阻材料（４）制成的衬底上，在其下表面上包括两个彼此隔开的形成主线圈的输入电极（２，３）；　绝缘层（５），和　至少两个分别电串联连接的Ｐ和Ｎ掺杂的热电半导体元件（７，９），串联连接的末端形成转换器的 次线圈。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉恩鲁克莫兰德，
申请(专利权)人：意法半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]