专利名称:高正压二极管的制作方法
高正压二极管属于摩托车磁电机、汽车、拖拉机发电机输出电压的半导体调节元件。
现代各种车辆的行车速度变化范围很大，与发动机配装的发电机转速也有很大范围的变化，造成电机输出的端电压不稳定，这将直接影响车辆上用电设备的安全，严重时造成烧坏电气设备或发生行车事故。为稳定地调节发电机的输出电压，现用的电子调节元件有晶体三极管、可控硅以及把它们组成调节电路的集成电路、厚膜电路、电阻、电容器、……等。用可控硅为主要调节元件构成的电子调节器虽较用晶体三极管为主要调节元件的调节器有体积小、可靠性更高的优点，但可控硅的主要缺点是过载能力差和耐高压脉冲的能力很差。近几年国内外发展的晶体管与集成电路混合式调节器较分立元件式调节器又有进步，但目前还存在工艺复杂、成本高、在高温下稳定不够和激磁失效率达0.01％等缺点(见1986.2《汽车电器》P34.“汽车用混合式集成电路调节器”)1984.4.P6.“国外部分晶体管集成电路调节器电路接线和发展方向”。《汽车》专利文献通报1983.5P46.VS4310792HO11－27.83.5.26168“半导体电压调节电路”MTQ.82.1.12)。为解决这个问题通常的做法是筛选元件、提高元件的技术指示和增加保护电路元件等。使晶体管可控硅等主要元件的调节器的可靠性得到提高，但这种做法的缺点是既增加了工艺上的复杂性。又因为元件的增多而使整机故障产生的几率增加。
本实用新型的目的是提供一种既简单又可靠的发电机电压调节元件——高正压二极管，只要把高正压二极管与散热的壳体组合，便成为一个电子调节器整机，不需要集成电路、厚膜电器、电阻、电容器和保护电路元件，因为高正压二极管是要求具有5伏以上至几百伏的正向导通电压值，几个安培至几百安培的额定工作电流值，它较现有整流二极管的主要区别是正向导通电压值高许多倍，而一般整流二极管的正向导通电压只有0.7伏左右；它较现有大功率稳压二极管的区别是额定工作电流大许多倍，且工艺上不需要贵重金属。
高正压二极管的结构和伏安特性曲线由附图给出。图1(a)为单向高正压二极管，(b)为双向高正压二极管的结构示意图。它是由单片硅PN结与金属散热铜片，或金属螺栓壳体构成，图2(c)和(d)分别为单向和双向高正压二极管的符号。
本实用新型高正压二极管的技术特征是单向高正压二极管型号为2HPV－A型，它要求有大于5伏的正向导通电压值，300伏以上的反向耐压值和大于5安培的额定正向电流值；双向高正压二极管型号为2HPV－B型，它要求有大于5伏的正、反向(双向)导通电压值和大于5安培的正、反向电流值。且要求有正、反向完全对称的伏安特性。
根据汽车、摩托车和拖拉机上对发电机输出电压的技术标准要求，用高正压二极管来稳定调节发电机输出电压值，应具有符合规定值的技术参数值。
高正压二极管能稳定地调节发电机输出电压的工作原理是当发电机低转速时，输出电压低于高正压二极管的“死区电压”值，高正压二极管不导通，对发电机来说没有高正压二极管通过的电枢反应电流，随着发电机转速的升高使端电压升高至高正压二极管导通电压值时，由于高正压二极管电流ID随电压UD变化很快，而UD等于发电机输出端电压(高正压二极管与交流电机输出端并联稳压情况下)，则发电机端电压按电流调节系原理获得稳定输出。这种调节方式适用于没有并激励磁的永磁式发电机或磁电机(详见专利申请号87200651)对具有并激励磁绕组(如汽车、拖拉机上的发电机)可采用高正压管差激式调节电路来获得稳定的端电压(详见专利申请号87100388“交流机高正压管差激式调节电路”和87100394“直流机高正压管差激式调节电路”)。采用高正压二极管的工作原理来达到稳定地调节发电机输出端电压，还可适用于风力发电机，船用发电机，飞行器上的发电机……等等。
实施本实用新型的方法是只需在现有制造整流二极管的设备条件下，对工艺方法和个别工序作些调整，即可制造出达到工艺技术参数值的高正压二极管。
本实用新型高正压二极管的目的是提供一种适用于多种用途的发电机电压调节器的半导体元件。它可以单独作为高正压管电压调节器产品，也可以直接把高正压二极管制成金属螺栓壳体的外形直接紧固在发电机壳体上，成为发电机与电压调节器于一体的“内装式”发电机(详见专利申请号87216022“高正压管内装式稳压磁电机”)。
权利要求
1.高正压二极管是由单晶硅或锗片经平面扩散工艺制成具有正向5伏至几百伏导通电压值和几安至百安的额定工作电流值，其特征是有一个阳极A、一个阴极K、一个PN结或多个PN结叠合构成单向导通特性(a)和双向导通特性(b)的高正向导通电压二极管；它可做成金属板或金属螺栓壳体散热外形。
专利摘要
由PN结构成的单向高正压管a和双向高正压管b，具有5伏至几百伏的导通电压值和几安至几百安的额定工作电流值，可广泛适用在摩托车、汽车、拖拉机、风力发电机等作为电压调节元件，且不需附加电路元件。它较现有可控硅、晶体管与集成电路调节器、JEC集成块具有稳定可靠性高、元件省、耐脉冲电压高、工艺简单、体积小、成本低。还可适用在电子仪器上作为防冲击过电压保护元件以及代替大功率稳压管工作。
文档编号H01L29/86GK87200650SQ87200650
公开日1988年12月14日 申请日期1987年1月19日
发明者万德鸿 申请人:万德鸿导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan