车用交流发电机的整流装置制造方法
【专利摘要】在对车用交流发电机（1）的输出进行全波整流的整流装置（2）中，使用具有对于正向电流的正向电压降较小，并且反向漏电流较小的特性的肖特基势垒二极管作为构成整流装置（2）的整流用半导体元件（201)、（202）。
【专利说明】车用交流发电机的整流装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及车辆装载用的交流发电机中的整流装置，尤其涉及将肖特基势垒二极管用作构成整流装置的半导体元件的车用交流发电机的整流装置。
【背景技术】
[0002]图3是表示现有的车用交流发电机的整流装置的一个示例的电路结构图。
现有的车用交流发电机的整流装置包括:交流发电机1，该交流发电机I包括由未图示的车用发动机(发动机设备)驱动而产生旋转磁场的励磁线圈102以及利用产生的旋转磁场来生成交流电压并进行输出的电枢绕组101 ;整流器2，该整流器2对该交流发电机I的发电电压进行整流并通过主端子提供给电池4或者电负载6 ;电压调整器3，该电压调整器3根据电池4的端子电压或者电负载6对励磁线圈102的励磁电流进行控制，从而调整交流发电机I的发电电压；负载开关7，该负载开关7将交流发电机I的发电电压与电负载6相连接；以及按键开关(key switch) 5,在发动机设备启动时,该按键开关5使励磁电流从电池4通过电压调整器3流到励磁线圈102。
[0003]图4示出了在如上所述的现有装置中，作为整流器2所使用的半导体整流元件201、202的硅二极管即PN结二极管的结构。
如图4所示，PN结二极管将由硅构成的P型半导体与N型半导体进行接合，将设置于P型半导体的电极El作为阳极端子A，将设置于N型半导体的电极E2作为阴极端子K。
[0004]在这样的PN结二极管中，对于正向电流的正向电压降较大，因此输出电压无法上升，输出电流存在极限。
此外，还存在以下问题:即，PN结二极管的正向电压降较大，由功率损耗而引起的发热较大，由此交流发电机的电枢绕组101的温度变高，抑制了输出电流。
[0005]因此，提出了以下方案:即，作为其他的现有装置，将以碳化硅为原材料的肖特基势垒二极管用作为整流用半导体元件，以代替上述的PN结二极管，由此能在降低车用交流发电机的功率损耗的同时，也减少发热量。(例如，参照专利文献I。)
现有技术文献 专利文献
[0006]专利文献1:W099 / 36966号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0007]然而，在上述专利文献I所示的现有装置中，虽然与PN结二极管相比对于正向电流的电压降较小，能抑制由功率损耗引起的发热，但与PN结二极管相比反向漏电流较大，因此在将现有的肖特基势垒二极管应用于车用交流发电机的整流器中时，存在可能会发生由于高温下二极管的发热而导致的热失控、电压调整器的误动作、发动机(发动机设备)停止时的电池耗尽这些问题点。[0008]本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种车用交流发电机的整流装置，该车用交流发电机的整流装置与PN结二极管相比能降低功率损耗，增大输出电流，并且将反向漏电流抑制在与PN结二极管相同的等级，由此能解决由高温下二极管的发热而导致的热失控、电压调整器的误动作、发动机(发动机设备)停止时的电池耗尽等问题。
解决技术问题所采用的技术方案
[0009]本发明所涉及的车用交流发电机的整流装置是对车用交流发电机的输出进行全波整流的整流装置，使用具有对于正向电流的正向电压降较小，并且反向漏电流较小的特性的二极管作为构成该整流装置的整流用半导体元件。
此外，使用具有结势垒肖特基结构的肖特基势垒二极管作为所述二极管，抑制了反向漏电流。
发明效果
[0010]根据本发明的车用交流发电机的整流装置，通过使用肖特基势垒二极管来代替PN结二极管作为构成整流装置的整流用半导体元件，由此能使正向电压降较小，降低功率损耗，增大输出电流，并且使由功率损耗而引起的发热较小，从而能使交流发电机的电枢绕组的温度较低，增加输出电流。
此外，通过将结势垒肖特基结构应用于肖特基势垒二极管，并将反向漏电流抑制在与PN结二极管相同的等级，能获得以下效果:即，能解决由高温下的二极管的发热而引起的热失控、电压调整器的误动作、发动机(发动机设备)停止时的电池耗尽的问题。
[0011]关于本发明的上述的和其他的目的、特征、效果，可以从以下实施方式中的详细说明及附图的记载来进一步明确。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的实施方式I所涉及的车用交流发电机的整流装置的电路结构图。 图2是表示本发明的实施方式I中的整流装置所使用的肖特基势垒二极管的结构的剖视图。
图3是表示现有的车用交流发电机的整流装置的一个示例的电路结构图。
图4是表示现有的整流装置所使用的PN结二极管的结构的剖视图。
【具体实施方式】
[0013]实施方式1.图1是表示本发明的实施方式I所涉及的车用交流发电机的整流装置的电路结构图。本实施方式I与上述图3的现有装置在结构上的不同点在于，用二极管201S、202S代替PN结二极管201、202以作为整流器2的半导体元件，该二极管201S、202S具有与PN结二极管相比对于正向电流的正向电压降较小，并且反向漏电流与PN结二极管处于相同等级的特性，其他的结构与图3相同。
[0014]S卩，图1中，车用交流发电机的整流装置包括:交流发电机1，该交流发电机I包括由未图示的车用发动机(发动机设备)驱动而产生旋转磁场的励磁线圈102以及利用产生的旋转磁场来生成交流电压并进行输出的电枢绕组101 ;整流器2，该整流器2由整流用半导体元件201S、202S构成，对该交流发电机I的发电电压进行整流并通过主端子提供给电池4或者电负载6 ;电压调整器3，该电压调整器3根据电池4的端子电压或者电负载6对励磁线圈102的励磁电流进行控制，从而调整交流发电机I的发电电压；负载开关7，该负载开关7将交流发电机I的发电电压与电负载6相连接；以及按键开关5,在发动机设备启动时，该按键开关5使励磁电流从电池4通过电压调整器3流到励磁线圈102。
[0015]图2是表示作为用于构成本实施方式I中的整流器2的整流用半导体元件的肖特基势垒二极管201S、202S的结构的剖视图。
图2中，肖特基势垒二极管由势垒金属BM与N型半导体N接合而构成。此外，势垒金属BM中经由电极El设置有阳极端子A，N型半导体中通过电极E2设置有阴极端子K。
[0016]一般而言，肖特基势垒二极管因为多数载流子的动作，因此具有与PN结二极管相比正向的电压降较小的特性，而另一方面，在肖特基电极与半导体的界面上，由于成为电极材料的金属与半导体之间的逸出功的差较小，因此具有与PN结二极管相比，施加反向电压时的漏电流较大的特性。
[0017]因此，在本发明的实施方式I中，为了抑制肖特基势垒二极管的反向漏电流，使用如下的肖特基势垒二极管作为用于构成整流器2的二极管，该肖特基势垒二极管具有在构成肖特基势垒二极管的肖特基电极BM的下方形成有多个P型半导体区域，且在肖特基势垒二极管的内部设置有PN结部的结势垒肖特基结构。
在具有上述结势垒肖特基结构的肖特基势垒二极管中，反向偏置时耗尽层从PN结区域开始延伸，从而能缓和肖特基结区域的电场，降低反向漏电流。
[0018]如上所述，本发明的实施方式I的车用交流发电机的整流装置使用具有结势垒肖特基结构的肖特基势垒二极管作为构成整流装置的整流用半导体元件。
于是，根据本发明的实施方式I的车用交流发电机的整流装置，由于与PN结二极管相t匕，肖特基势垒二极管对于正向电流的正向电压降较小，因此能使输出电压上升，增大输出电流。
此外，由于与PN结二极管相比，正向电压降较小，由功率损耗引起的发热较小，因此还具有交流发电机的电枢绕组的温度降低，输出电流增加的效果。
[0019]此外，作为本实施方式I中的整流装置的肖特基势垒二极管具有结势垒肖特基结构，并将反向漏电流抑制在与PN结二极管相同的等级，因此也能解决由于高温下二极管的发热而导致的热失控、电压调整器的误动作、发动机(发动机设备)停止时的电池耗尽这些问题点。
工业上的实用性
[0020]本发明适用于装载于车辆上的交流发电机的整流装置。
标号说明
I交流发电机 2整流器 3电压调整器 4 电池 5按键开关 6电负载 7负载开关201、202整流用半导体元件(肖特基势垒二极管)BM势垒金属(肖特基电极)
N N型半导体E1、E2 电极A阳极端子K阴极端子
【权利要求】
1.一种车用交流发电机的整流装置，该车用交流发电机的整流装置是对车用交流发电机的输出进行全波整流的整流装置，其特征在于， 使用具有与PN结二极管相比对于正向电流的正向电压降较小，并且反向漏电流与PN结二极管同等级小的特性的二极管作为构成该整流装置的整流用半导体元件。
2.如权利要求1所述的车用交流发电机的整流装置，其特征在于， 使用具有结势垒肖特基结构的肖特基势垒二极管作为所述二极管，对反向漏电流进行抑制。
3.如权利要求2所述的车用交流发电机的整流装置，其特征在于， 所述结势垒肖特基结构形成为在肖特基电极的下方形成有多个P型半导体区域，且在肖特基势垒二极管的内部设置有PN结部。
【文档编号】H02M7/06GK103636112SQ201180072051
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2011年9月26日 优先权日:2011年9月26日
【发明者】今川清作 申请人:三菱电机株式会社