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KR20010033341A - Electrical circuit arrangement for transforming magnetic field energy into electric field energy - Google Patents

Electrical circuit arrangement for transforming magnetic field energy into electric field energy Download PDF

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Publication number
KR20010033341A
KR20010033341A KR1020007006803A KR20007006803A KR20010033341A KR 20010033341 A KR20010033341 A KR 20010033341A KR 1020007006803 A KR1020007006803 A KR 1020007006803A KR 20007006803 A KR20007006803 A KR 20007006803A KR 20010033341 A KR20010033341 A KR 20010033341A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
field energy
semiconductor
valve element
magnetic field
circuit
Prior art date
Application number
KR1020007006803A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
하인츠 미틀레너
디터 문츠
리하르트 슈미트
디트리히 슈테파니
Original Assignee
칼 하인쯔 호르닝어
지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 칼 하인쯔 호르닝어, 지멘스 악티엔게젤샤프트 filed Critical 칼 하인쯔 호르닝어
Publication of KR20010033341A publication Critical patent/KR20010033341A/en

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Abstract

자계 에너지(M)를 전계 에너지(E)로 변환시키기 위한 전기 회로(G)는 자계 에너지(M)용 적어도 하나의 제 1 어큐뮬레이터 소자(L), 전계 에너지(E)용 제 2 어큐뮬레이터 소자(C), 반도체 밸브 소자(D) 및 전기 스위칭 소자(S)를 포함한다. 본 발명에 따라, 반도체 밸브 소자(D)의 반도체 재료는 적어도 2 eV의 밴드 갭(VB) 및 적어도 5*10^5 V/㎝의 브레이크다운 필드 강도(EK)를 갖는다. 반도체 밸브 소자(D)의 반도체 재료는 특히 실리콘 탄화물(SiC), 갈륨 질화물(GaN) 또는 다이아몬드(Cdia)를 포함한다. 반도체 밸브 소자(D)는 특히 반도체 다이오드, 바람직하게는 쇼트키 다이오드이다. 본 발명에 따른 반도체 밸브 소자(D)의 적은 다이내믹 스위칭 손실로 인해, 작은 부품을 가진 전기 회로(G)가 높은 동작 전압 및 높은 스위칭 주파수에도 사용될 수 있다.The electric circuit G for converting the magnetic field energy M into the electric field energy E includes at least one first accumulator element L for the magnetic field energy M, and a second accumulator element C for the field energy E. ), A semiconductor valve element (D) and an electrical switching element (S). According to the invention, the semiconductor material of the semiconductor valve element D has a band gap VB of at least 2 eV and a breakdown field strength EK of at least 5 * 10 5 V / cm. The semiconductor material of the semiconductor valve element D comprises in particular silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN) or diamond (Cdia). The semiconductor valve element D is in particular a semiconductor diode, preferably a Schottky diode. Due to the low dynamic switching losses of the semiconductor valve element D according to the invention, the electric circuit G with small components can be used even at high operating voltages and high switching frequencies.

Description

자계 에너지를 전계 에너지로 변환시키기 위한 전기 회로 {ELECTRICAL CIRCUIT ARRANGEMENT FOR TRANSFORMING MAGNETIC FIELD ENERGY INTO ELECTRIC FIELD ENERGY}ELECTRICAL CIRCUIT ARRANGEMENT FOR TRANSFORMING MAGNETIC FIELD ENERGY INTO ELECTRIC FIELD ENERGY}

자계 에너지를 전계 에너지로 변환시키기 위한 이러한 방식의 공지된 전기 회로의 약점은 특히 반도체 밸브 소자이다: 에너지 변환 과정마다 반도체 밸브 소자가 도통 방향으로 거의 회로 입력 전압의 높이로 심한 전압 변동에 노출된다. 게다가, 반도체 밸브 소자는 차단 방향으로 회로 입력 전압의 수배까지의 전압 강도를 가져야 한다. 반도체 밸브 소자는 도통 상태와 차단 상태 사이에서 높은 부하 변동을 겪는다. 따라서, 반도체 밸브 소자의 파워가 전체 회로의 파워를 제한한다.A disadvantage of known electrical circuits in this manner for converting magnetic field energy into electric field energy is in particular semiconductor valve elements: during every energy conversion process the semiconductor valve elements are exposed to severe voltage fluctuations almost at the height of the circuit input voltage in the conduction direction. In addition, the semiconductor valve element must have a voltage intensity up to several times the circuit input voltage in the blocking direction. The semiconductor valve element suffers from a high load variation between the conducting state and the blocking state. Therefore, the power of the semiconductor valve element limits the power of the entire circuit.

종래의 반도체 밸브 소자는 일반적으로 실리콘(Si)으로 제조된다. 이것은 높은 차단 전압이 반도체 밸브 소자내의 두꺼운 반도체 접합 층에 의해서만 얻어질 수 있다는 단점을 갖는다. 그러나, 두꺼운 반도체 접합 층은 높은 다이내믹 스위칭 손실을 갖는다는 단점이 있다. 다이내믹 반도체 손실은 주로 반도체 밸브 소자를 차단 상태로부터 도통 상태로 그리고 그 역으로 바꿀 때 특히, 소수 캐리어 또는 다수 캐리어의 형성 및 감소에 의해 발생된다. 다이내믹 스위칭 손실은 반도체 밸브 소자를 불안정하게 할 수 있는 높은 열 손실을 야기시킨다. 또한, 반도체 밸브 소자로부터 최대로 유출 가능한 파워 손실은 그것의 최대 내열성으로 인해 회로의 스위칭 소자의 스위칭 주파수 및 그것의 파워를 제한한다. 자계 에너지용 제 1 어큐뮬레이터 소자 및 전계 에너지용 제 2 어큐뮬레이터 소자가 클록 주파수에 반비례하게 설계될 수 있다. 스위칭 주파수가 높아짐에 따라, 스위칭 소자의 크기가 감소된다.Conventional semiconductor valve elements are generally made of silicon (Si). This has the disadvantage that a high blocking voltage can only be obtained by a thick semiconductor junction layer in the semiconductor valve element. However, the thick semiconductor junction layer has the disadvantage of having a high dynamic switching loss. Dynamic semiconductor losses are mainly caused by the formation and reduction of minority carriers or majority carriers, especially when switching the semiconductor valve element from the blocked state to the conductive state and vice versa. Dynamic switching losses cause high heat losses that can destabilize semiconductor valve elements. In addition, the maximum possible power loss from the semiconductor valve element limits its switching frequency and its power due to its maximum heat resistance. The first accumulator element for the magnetic field energy and the second accumulator element for the field energy may be designed in inverse proportion to the clock frequency. As the switching frequency is increased, the size of the switching element is reduced.

본 발명은 자계 에너지용 적어도 하나의 제 1 어큐뮬레이터 소자, 전계 에너지용 제 2 어큐뮬레이터 소자, 반도체 밸브 소자, 및 적어도 하나의 제 1 및 제 2 스위칭 상태를 취할 수 있는 전기 스위칭 소자를 포함하고, 상기 소자들은 스위칭 소자의 제 1 스위칭 상태에서 자계 에너지가 제 1 어큐뮬레이터 소자에 저장될 수 있으며 스위칭 소자의 제 2 스위칭 상태에서 제 1 어큐뮬레이터 소자로부터 자계 에너지가 반도체 밸브 소자를 통해 안내되고, 제 2 어큐뮬레이터 소자에서 전계 에너지로 변환되도록 서로 접속된, 자계 에너지를 전계 에너지로 변환시키기 위한 전기 회로에 관한 것이다.The invention includes at least one first accumulator element for magnetic field energy, a second accumulator element for field energy, a semiconductor valve element, and an electrical switching element capable of at least one first and second switching state, said element Magnetic field energy may be stored in the first accumulator element in the first switching state of the switching element and magnetic field energy from the first accumulator element is guided through the semiconductor valve element in the second switching state of the switching element and in the second accumulator element. An electrical circuit for converting magnetic field energy into electric field energy, which is connected to each other so as to be converted into electric field energy.

도 1은 자계 에너지를 전계 에너지로 변환시키기 위한, 본 발명에 따른 전기 회로,1 is an electrical circuit according to the present invention for converting magnetic field energy into electric field energy,

도 2는 금속 쇼트키 접점에 대한 접합을 가진 반도체 밸브 소자의 반도체 재료의 적어도 2 eV의 밴드 갭,2 shows a band gap of at least 2 eV of a semiconductor material of a semiconductor valve element with a junction to a metal Schottky contact,

도 3은 반도체 밸브 소자의 반도체 재료의 적어도 5*10^5 V/㎝의 브레이크다운 필드 강도,3 shows a breakdown field strength of at least 5 * 10 ^ 5 V / cm of the semiconductor material of the semiconductor valve element,

도 4는 본 발명에 따른 전기 회로를 가진 고전류 설정기 회로,4 is a high current setter circuit with an electrical circuit according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 전기 회로를 가진 저전류 설정기 회로,5 shows a low current setter circuit with an electrical circuit according to the invention,

도 6은 본 발명에 따른 전기 회로를 가진 플로우 변환기 회로,6 is a flow converter circuit with an electrical circuit according to the invention,

도 7은 본 발명에 따른 전기 회로를 가진 파워 팩터 콘트롤러 회로를 나타낸다.7 shows a power factor controller circuit with an electrical circuit in accordance with the present invention.

본 발명의 목적은 전술한 단점이 현저히 감소되도록 구성된, 자계 에너지를 전계 에너지로 변환시키기 위한 전기 회로를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an electrical circuit for converting magnetic field energy into electric field energy, which is configured such that the aforementioned disadvantages are significantly reduced.

상기 목적은 청구항 제 1항, 5항, 7항 및 9항에 제시된 전기 회로, 및 청구항 제 15항 내지 20항에 따라 사용된 전기 회로에 의해 달성된다.This object is achieved by the electrical circuits set forth in claims 1, 5, 7 and 9 and the electrical circuits used according to claims 15 to 20.

본 발명에 따른 전기 회로의 장점은 반도체 밸브 소자의 반도체 재료가 적어도 2 eV의 밴드 갭 및 적어도 5*10^5 V/㎝의 브레이크다운 필드 강도를 갖는다는 것이다.An advantage of the electrical circuit according to the invention is that the semiconductor material of the semiconductor valve element has a band gap of at least 2 eV and a breakdown field strength of at least 5 * 10 5 V / cm.

본 발명에 따른 전기 회로의 다른 실시예의 장점은 반도체 밸브 소자의 반도체 재료가 실리콘 탄화물, 갈륨 질화물 또는 다이아몬드를 포함한다는 것이다.An advantage of another embodiment of the electrical circuit according to the invention is that the semiconductor material of the semiconductor valve element comprises silicon carbide, gallium nitride or diamond.

본 발명에 따른 또다른 전기 회로의 장점은 반도체 밸브 소자의 반도체 재료가 실리콘 탄화물을 포함하고 특히 약 3 eV의 밴드 갭 및 약 25*10^5 V/㎝의 브레이크다운 필드 강도를 갖는다는 것이다.Another advantage of the electrical circuit according to the invention is that the semiconductor material of the semiconductor valve element comprises silicon carbide and in particular has a band gap of about 3 eV and a breakdown field strength of about 25 * 10 ^ 5 V / cm.

본 발명에 따른 또다른 전기 회로의 장점은 반도체 밸브 소자의 반도체 재료가 갈륨 질화물을 포함하고 특히 약 3.2 eV의 밴드 갭 및 약 30*10^5 V/㎝의 브레이크다운 필드 강도를 갖는다는 것이다.Another advantage of the electrical circuit according to the invention is that the semiconductor material of the semiconductor valve element comprises gallium nitride and in particular has a band gap of about 3.2 eV and a breakdown field strength of about 30 * 10 ^ 5 V / cm.

본 발명에 따른 또따른 전기 회로의 장점은 반도체 밸브 소자의 반도체 재료가 다이아몬드를 함유하고 특히 약 5.5 eV의 밴드 갭 및 약 100*10^5 V/㎝의 브레이크다운 필드 강도를 갖는다는 것이다.Another advantage of the electrical circuit according to the invention is that the semiconductor material of the semiconductor valve element contains diamond and in particular has a band gap of about 5.5 eV and a breakdown field strength of about 100 * 10 5 V / cm.

반도체 밸브 소자의 반도체 재료의, 실리콘 보다 큰 밴드 갭에 의해, 본 발명에 따른 회로는 반도체 밸브 소자가 큰 열적 안정성을 갖게 한다. 따라서, 반도체 밸브 소자가 높은 동작 온도에서도 완전히 동작할 수 있고 안정한 동작 상태를 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 전기 회로는 반도체 밸브 소자의 반도체 재료의, 실리콘 보다 높은 브레이크다운 필드 강도에 의해, 높은 동작 온도에서도 동작할 수 있다. 이로 인해, 본 발명에 따른 전기 회로가 바람직하게는 높은 차단 전압을 가진 파워 회로로도 동작할 수 있다.By a band gap larger than silicon of the semiconductor material of the semiconductor valve element, the circuit according to the invention makes the semiconductor valve element have great thermal stability. Thus, the semiconductor valve element can be fully operated even at a high operating temperature and has a stable operating state. In addition, the electric circuit according to the present invention can operate even at a high operating temperature by the breakdown field strength higher than that of silicon of the semiconductor material of the semiconductor valve element. Because of this, the electrical circuit according to the invention can preferably also operate as a power circuit with a high breaking voltage.

높은 브레이크다운 필드 강도에 의해, 특히 반도체 밸브 소자의 반도체 재료 두께가 감소될 수 있다. 이로 인해, 반도체 밸브 소자에서 다이내믹 및 열 손실이 감소된다. 한편으로는 반도체 밸브 소자가 적은 부하에 노출되고, 다른 한편으로는 전기 회로의 스위칭 소자의 스위칭 주파수가 높아질 수 있다. 높은 스위칭 주파수에 의해, 부품, 바람직하게는 자계 에너지용 제 1 어큐뮬레이터 소자 및 전계 에너지용 제 2 어큐뮬레이터 소자가 현저히 작게 설계될 수 있다. 따라서, 한편으로는 전체 전기 회로의 파워가 증가된다. 다른 한편으로는 전기 회로의 크기가 작아진다.Due to the high breakdown field strength, in particular the semiconductor material thickness of the semiconductor valve element can be reduced. This reduces the dynamic and heat losses in the semiconductor valve element. On the one hand, the semiconductor valve element is exposed to a small load, and on the other hand, the switching frequency of the switching element of the electric circuit can be high. Due to the high switching frequency, the component, preferably the first accumulator element for magnetic field energy and the second accumulator element for field energy, can be designed significantly smaller. Thus, on the one hand, the power of the entire electrical circuit is increased. On the other hand, the size of the electrical circuit becomes smaller.

본 발명의 실시예에서 반도체 밸브 소자가 다이오드, 특히 쇼트키 다이오드인 것이 특히 바람직하다. 전술한 특성을 가진 반도체 재료를 포함하는 쇼트키 다이오드가 많은 장점을 갖는다. 상기 쇼트키 다이오드는 적어도 기술적 특성에 있어서 오버 설계를 필요로 하지 않거나 또는 적은 오버 설계만을 필요로 한다. 쇼트키 다이오드의 차단 전압이 충분히 높기 때문에, 본 발명에 따른 전기 회로가 높은 동작 전압에도 사용될 수 있다. 또한, 쇼트키 다이오드의 반도체 금속 접합이 높은 차단 전압 부하 능력에도 불구하고 얇게 설계될 수 있으므로, 스위칭 소자의 높은 스위칭 주파수에서도 다이내믹 손실이 작다. 이로 인해, 높은 동작 전압 및 높은 스위칭 주파수에서도 쇼트키 다이오드의 바람직한 특성이 본 발명에 따른 전기 회로의 반도체 밸브 소자로서 사용될 수 있다.In an embodiment of the invention it is particularly preferred that the semiconductor valve element is a diode, in particular a Schottky diode. Schottky diodes comprising semiconductor materials having the above-described characteristics have many advantages. The Schottky diodes do not require an over design or at least only a small over design in terms of technical characteristics. Because the Schottky diode has a sufficiently high blocking voltage, the electrical circuit according to the invention can also be used for high operating voltages. In addition, the Schottky diode's semiconductor metal junction can be designed thin in spite of its high blocking voltage load capability, resulting in low dynamic losses even at the high switching frequency of the switching element. Due to this, even at high operating voltages and high switching frequencies, the desirable characteristics of the Schottky diode can be used as the semiconductor valve element of the electric circuit according to the present invention.

본 발명의 또다른 실시예에서, 본 발명에 따른 회로가 고전류 설정기 회로, 저전류 설정기 회로, 플로우 변환기 회로 또는 파워 팩터 콘트롤러 회로에 사용된다.In another embodiment of the invention, the circuit according to the invention is used in a high current setter circuit, a low current setter circuit, a flow converter circuit or a power factor controller circuit.

본 발명의 또다른 바람직한 실시예는 청구범위 종속항에 제시된다.Another preferred embodiment of the invention is set forth in the dependent claims.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1에는 자계 에너지(M)를 전계 에너지(E)로 변환(W)시키기 위한 본 발명에 따른 전기 회로(G)가 도시된다. 특히 입력 전압(UE)이 상기 전기 회로(G)에 공급되고, 상기 회로는 자계 에너지(M)용 적어도 하나의 제 1 어큐뮬레이터 소자 및 전계 에너지(E)용 제 2 어큐뮬레이터 소자(C)를 포함한다. 또한, 전기 회로(G)는 반도체 밸브 소자(D) 및 전기 스위칭 소자(S)를 갖는다. 전기 스위칭 소자(S)는 적어도 하나의 제 1 및 제 2 스위칭 상태(S1 또는 S2)를 취한다. 제 1 어큐뮬레이터 소자(L), 제 2 어큐뮬레이터 소자(C), 반도체 밸브 소자(D) 및 전기 스위칭 소자(S)는 스위칭 소자(S)의 제 1 스위칭 상태(S1)에서 자계 에너지(M)가 제 1 어큐뮬레이터 소자(L)에 저장될 수 있으며 스위칭 소자(S)의 제 2 스위칭 상태(S2)에서는 제 1 어큐뮬레이터 소자(L)로부터 나온 자계 에너지(M)가 제 2 어큐뮬레이터 소자(C)에서 전계 에너지(E)로 변환될 수 있도록 서로 접속된다. 자계 에너지(M)를 전계 에너지(E)로 변환시킬 때 나타나는 에너지 흐름은 반도체 밸브 소자(D)를 통해 안내된다. 반도체 밸브 소자(D)는 특히 도통 방향 및 차단 방향을 가짐으로써, 도통 방향에서는 자계 에너지(M)로부터 전계 에너지(E)로의 변환이 가능하지만, 차단 방향에서는 제 2 어큐뮬레이터 소자(C)에 저장된 전계 에너지(E)가 제 1 어큐뮬레이터 소자(L)에 작용할 수 없다.1 shows an electrical circuit G according to the invention for converting magnetic field energy M into electric field energy E. FIG. In particular an input voltage UE is supplied to the electrical circuit G, which circuit comprises at least one first accumulator element for magnetic field energy M and a second accumulator element C for field energy E. . In addition, the electric circuit G has a semiconductor valve element D and an electric switching element S. FIG. The electrical switching element S takes at least one first and second switching state S1 or S2. The first accumulator element (L), the second accumulator element (C), the semiconductor valve element (D), and the electrical switching element (S) have the magnetic field energy (M) in the first switching state (S1) of the switching element (S). In the second switching state S2 of the switching element S, the magnetic field energy M from the first accumulator element L may be stored in the first accumulator element L and the electric field in the second accumulator element C. They are connected to each other so that they can be converted into energy E. The energy flow which appears when converting the magnetic field energy M into the electric field energy E is guided through the semiconductor valve element D. In particular, the semiconductor valve element D has a conduction direction and a blocking direction, so that the magnetic field energy M can be converted from the magnetic field energy M to the electric field energy E in the conducting direction, but the electric field stored in the second accumulator element C in the blocking direction. Energy E cannot act on the first accumulator element L.

도 1의 실시예에서는 스위칭 소자(S)의 제 1 스위칭 상태(S1)에서 입력 전압(UE)으로부터 공급된 전류(I1)가 제 1 어큐뮬레이터 소자(L)를 통해 흐름으로써, 제 1 어큐뮬레이터 소자(L)에 자계 에너지(M)가 형성된다. 입력 전압(UE)은 교류 전압 또는 직류 전압일 수 있다. 스위칭 소자(S)가 제 2 스위칭 상태(S2)로 전환됨으로써 전류(I1)가 차단되고, 그로 인해 적어도 제 1 어큐뮬레이터 소자(L)로부터 공급되며 반도체 밸브 소자(D)를 통해 그 도통 방향으로 흐르는 전류(I2)가 형성된다. 전류(I2)는 제 2 어큐뮬레이터 소자(C)로 흐르고, 상기 제 2 어큐뮬레이터 소자에서 특히 전압(UC)의 형태로 전계 에너지(E)를 형성시킨다.In the embodiment of FIG. 1, the current I1 supplied from the input voltage UE flows through the first accumulator element L in the first switching state S1 of the switching element S, whereby the first accumulator element ( Magnetic field energy M is formed in L). The input voltage UE may be an AC voltage or a DC voltage. The switching element S is switched to the second switching state S2 so that the current I1 is cut off, thereby being supplied from at least the first accumulator element L and flowing in the conduction direction through the semiconductor valve element D. Current I2 is formed. The current I2 flows to the second accumulator element C, which forms the electric field energy E in the form of a voltage UC, in particular in the second accumulator element.

도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 제 1 어큐뮬레이터 소자(L)가 바람직하게는 예컨대 코일과 같은 유도성 소자이다. 본 발명의 다른 실시예에서는 제 2 어큐뮬레이터 소자(C)가 바람직하게는 커패시터와 같은 용량성 소자이다. 본 발명의 또다른 실시예에서는, 전기 스위칭 소자(S)가 바람직하게는 전계 효과 트랜지스터와 같은 반도체 스위칭 소자이다. 본 발명의 또다른 실시예에서는 적어도 하나의 부가 반도체 밸브 소자, 특히 동일한 방식의 반도체 밸브 소자(D')가 상기 반도체 밸브 소자(D)에 병렬 접속된다. 병렬 접속은 다른 부가 조치 없이도 가능한데, 그 이유는 하기에 상세히 설명되는 반도체 밸브 소자(D) 또는 (D')의 온도 계수가 양의 값을 갖기 때문이다. 반도체 밸브 소자는 특히 다이오드의 형태, 바람직하게는 쇼트키 다이오드의 형태이다. 하기에서는 본 발명이 여기에 예시적으로 제시된 소자로 설명된다.As exemplarily shown in FIG. 1, in the embodiment of the present invention, the first accumulator element L is preferably an inductive element such as, for example, a coil. In another embodiment of the present invention, the second accumulator element C is preferably a capacitive element such as a capacitor. In another embodiment of the invention, the electrical switching element S is preferably a semiconductor switching element such as a field effect transistor. In another embodiment of the invention at least one additional semiconductor valve element, in particular a semiconductor valve element D 'of the same manner, is connected in parallel to the semiconductor valve element D. Parallel connection is possible without other additional measures, because the temperature coefficient of the semiconductor valve element D or D ', which will be described in detail below, has a positive value. The semiconductor valve element is in particular in the form of a diode, preferably in the form of a Schottky diode. In the following the invention is illustrated by means of the elements presented herein by way of example.

도 2 및 도 3에는 반도체 밸브 소자(D)의 반도체 재료가 본 발명에 따라 적어도 2 eV(전자 볼트)의 밴드 갭(VB) 및 적어도 5*10^5 V/cm(볼트 퍼 센티미터)의 브레이크다운 필드 강도를 갖는 것이 예시적으로 도시된다. "10^5"는 "1E+5"에 상응한다.2 and 3 show that the semiconductor material of the semiconductor valve element D is braked with a band gap VB of at least 2 eV (electron volts) and at least 5 * 10 ^ 5 V / cm (volts per centimeter) in accordance with the present invention. It is exemplarily shown to have down field strength. "10 ^ 5" corresponds to "1E + 5".

도 2에는 반도체 밸브 소자(D)의 반도체 재료의 밴드 갭(VB)이 적어도 2 eV인 것이 도시된다. 밴드 갭(VB)은 가전자대(EV)의 에너지 레벨과 전도대(EC)의 에너지 레벨 사이의 에너지 차이다. 부가로, 페르미 준위의 에너지 레벨이 도시된다. 도 2는 예컨대 세로 좌표의 방향에서 금속 쇼트키 접점에 대한 반도체 접합에 관련된다. 도 3에는 반도체 밸브 소자(D)의 반도체 재료의 브레이크다운 필드 강도가 적어도 5*10^5 V/㎝인 것이 도시된다. 도 3의 가로 좌표에는 반도체 밸브 소자(D)의 반도체 재료의 1/㎝^3에서의 도핑 값이 도시된다. 상기 도핑의 값은 예시적으로 선택된 값만을 나타낸다.2 shows that the band gap VB of the semiconductor material of the semiconductor valve element D is at least 2 eV. The band gap VB is the energy difference between the energy level of the valence band EV and the energy level of the conduction band EC. In addition, the energy level of the Fermi level is shown. 2 relates to a semiconductor junction for a metal Schottky contact, for example in the direction of ordinate. 3 shows that the breakdown field strength of the semiconductor material of the semiconductor valve element D is at least 5 * 10 5 V / cm. The abscissa in FIG. 3 shows the doping value at 1 / cm ^ 3 of the semiconductor material of the semiconductor valve element D. FIG. The value of the doping represents by way of example only a selected value.

본 발명에 따른 전기 회로(G)의 여러 실시예에서, 반도체 밸브 소자(D)의 반도체 재료는 특히 실리콘 탄화물(SiC), 갈륨 질화물(GaN) 또는 다이아몬드(Cdia), 즉 다이아몬드 결정 격자 구조를 가진 탄소를 포함한다. 상기 반도체 재료는 적어도 2 eV의 밴드 갭(VB) 및 적어도 5*10^5 V/㎝의 브레이크다운 필드 강도(EK)를 갖는다.In various embodiments of the electrical circuit G according to the invention, the semiconductor material of the semiconductor valve element D is in particular silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN) or diamond (Cdia), i.e. having a diamond crystal lattice structure. Contains carbon. The semiconductor material has a band gap VB of at least 2 eV and a breakdown field strength EK of at least 5 * 10 5 V / cm.

본 발명의 또다른 실시예에서, 반도체 밸브 소자(D)의 반도체 재료는 특히 실리콘 탄화물(SiC), 갈륨 질화물(GaN) 또는 다이아몬드(Cdia)를 포함한다.In another embodiment of the invention, the semiconductor material of the semiconductor valve element D comprises in particular silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN) or diamond (Cdia).

본 발명에 따른 전기 회로(G)의 실시예 또는 본 발명의 변형예의 반도체 밸브 소자(D)의 반도체 재료가 실리콘 탄화물(SiC)을 포함하면, 이것은 도 2 및 3에 예시적으로 도시된 바와 같이 특히 약 3 eV의 밴드 갭(VB) 및 약 25*10^5 V/㎝의 브레이크다운 필드 강도(EK)를 갖는다.If the semiconductor material of the semiconductor valve element D of the embodiment of the electrical circuit G or the variant of the invention according to the invention comprises silicon carbide SiC, this is as exemplarily shown in Figs. In particular, it has a band gap (VB) of about 3 eV and a breakdown field strength (EK) of about 25 * 10 ^ 5 V / cm.

본 발명에 따른 전기 회로(G)의 실시예 또는 본 발명의 변형예의 반도체 밸브 소자(D)의 반도체 재료가 갈륨 질화물(GaN)을 포함하면, 이것은 도 2 및 3에 예시적으로 도시된 바와 같이 특히 약 3.2 eV의 밴드 갭(VB) 및 약 30*10^5 V/㎝의 브레이크다운 필드 강도(EK)를 갖는다.If the semiconductor material of the semiconductor valve element D of the embodiment of the electric circuit G or the variant of the invention according to the invention comprises gallium nitride (GaN), this is as exemplarily shown in Figs. In particular, it has a band gap (VB) of about 3.2 eV and a breakdown field strength (EK) of about 30 * 10 ^ 5 V / cm.

본 발명에 따른 전기 회로(G)의 실시예 또는 본 발명의 변형예의 반도체 밸브 소자(D)의 반도체 재료가 다이아몬드(Cdia)를 포함하면, 이것은 도 2 및 3에 예시적으로 도시된 바와 같이 특히 약 5.5 eV의 밴드 갭(VB) 및 약 100*10^5 V/㎝의 브레이크다운 필드 강도(EK)를 갖는다.If the semiconductor material of the semiconductor valve element D of the embodiment of the electric circuit G or the variant of the invention according to the invention comprises diamond Cdia, this is particularly as shown by way of example in Figs. It has a band gap (VB) of about 5.5 eV and a breakdown field strength (EK) of about 100 * 10 ^ 5 V / cm.

도 4 내지 7에는 본 발명이 적용된 바람직한 회로가 도시된다.4 to 7 show a preferred circuit to which the present invention is applied.

도 4에는 본 발명에 따른 전기 회로(G)를 가진 고전류 설정기 회로(H)가 예시적으로 도시된다. 고전류 설정기 회로(H)에는 입력 전압(UE1)이 공급되며, 상기 회로는 출력 전압(UA1)을 출력한다. 고전류 설정기 회로(H)는 예컨대 코일(L11), 전계 효과 트랜지스터(S11), 반도체 다이오드, 특히 쇼트키 다이오드, 및 커패시터(C11)를 포함한다. 코일(L11)은 입력 전압(UE1)과 직렬 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(S11) 및 커패시터(C11)는 입력 전압(UE1)에 대해 병렬로 코일(L11) 뒤에 배치된다. 반도체 다이오드(D11)는 전계 효과 트랜지스터(S11)와 커패시터(C11) 사이에 코일(L11)과 직렬로 도통 방향으로 배치된다. 반도체 다이오드(D11)는 본 발명에 따라 본 발명에 따른 반도체 재료를 포함한다. 전계 효과 트랜지스터(S11)의 접속 및 차단시, 코일(L11)로부터 나온 자계 에너지가 커패시터(C11)에서 전계 에너지로 변환된다.4 exemplarily shows a high current setter circuit H with an electrical circuit G according to the invention. The high current setter circuit H is supplied with an input voltage UE1, which outputs an output voltage UA1. The high current setter circuit H comprises, for example, a coil L11, a field effect transistor S11, a semiconductor diode, in particular a Schottky diode, and a capacitor C11. The coil L11 is connected in series with the input voltage UE1. The field effect transistor S11 and the capacitor C11 are disposed behind the coil L11 in parallel with respect to the input voltage UE1. The semiconductor diode D11 is disposed in the conduction direction in series with the coil L11 between the field effect transistor S11 and the capacitor C11. The semiconductor diode D11 comprises the semiconductor material according to the invention according to the invention. Upon connection and disconnection of the field effect transistor S11, the magnetic field energy from the coil L11 is converted into the field energy in the capacitor C11.

도 5에는 본 발명에 따른 전기 회로(G)를 가진 저전류 설정기 회로(T)가 도시된다. 저전류 설정기 회로(T)에는 입력 전압(UE2)이 공급되고, 상기 회로는 출력 전압(UA2)을 출력한다. 저전류 설정기 회로(T)는 예컨대 코일(L21), 전계 효과 트랜지스터(S21), 반도체 다이오드(D21), 특히 쇼트키 다이오드, 및 커패시터(C21)를 포함한다. 전계 효과 트랜지스터(S21)는 입력 전압(UE2)과 직렬 접속된다. 반도체 다이오드(D21) 및 커패시터(C21)는 입력 전압(UE2)과 병렬로 전계 효과 트랜지스터(S21) 뒤에 배치된다. 코일(L21)은 반도체 다이오드(D21)와 커패시터(C21) 사이에 전계 효과 트랜지스터(S21)와 직렬로 배치된다. 반도체 다이오드(D21)는 본 발명에 따라 본 발명에 따른 반도체 재료를 포함한다. 전계 효과 트랜지스터(S11)의 접속 및 차단시, 코일(L21)로부터 나온 자계 에너지가 커패시터(C21)에서 전계 에너지로 변환된다.5 shows a low current setter circuit T with an electric circuit G according to the invention. The low current setter circuit T is supplied with an input voltage UE2, which outputs an output voltage UA2. The low current setter circuit T comprises, for example, a coil L21, a field effect transistor S21, a semiconductor diode D21, in particular a Schottky diode, and a capacitor C21. The field effect transistor S21 is connected in series with the input voltage UE2. The semiconductor diode D21 and the capacitor C21 are disposed behind the field effect transistor S21 in parallel with the input voltage UE2. The coil L21 is disposed in series with the field effect transistor S21 between the semiconductor diode D21 and the capacitor C21. The semiconductor diode D21 comprises the semiconductor material according to the invention according to the invention. Upon connection and disconnection of the field effect transistor S11, the magnetic field energy from the coil L21 is converted into the field energy in the capacitor C21.

도 6에는 본 발명에 따른 전기 회로(G)를 가진 플로우 변환기 회로(DW)가 도시된다. 플로우 변환기 회로(DW)에는 입력 전압(UE3)이 공급되고 상기 회로는 출력 전압(UA3)을 출력한다. 플로우 변환기 회로(DW)의 1차 회로(DW1) 및/또는 2차 회로(DW2)는 본 발명에 따른 전기 회로(G)를 포함한다. 1차 및 2차 회로(DW1) 또는 (DW2)는 바람직하게는 트랜스포머(T3)에 의해 서로 분리된다. 1차 회로(DW1)는 예컨대 제 1 커패시터(C31), 제 1 코일(L31), 제 1 반도체 다이오드(D31), 특히 쇼트키 다이오드, 및 제 1 전계 효과 다이오드(S31)를 포함한다. 일반적으로 제 1 코일(L31)은 트랜스포머(T3)의 1차 코일 권선의 부분 권선, 소위 감자 권선이다. 2차 회로(DW2)는 예컨대 제 2 반도체 다이오드(D32), 특히 쇼트키 다이오드, 제 3 반도체 다이오드(D33), 제 2 코일(L32) 및 제 2 커패시터(C32)를 포함한다. 전계 효과 트랜지스터(S31)의 접속 및 차단시, 제 1 코일(L31)로부터 나온 자계 에너지가 제 1 커패시터(C31)에서 전기 에너지로 변환된다.6 shows a flow converter circuit DW with an electrical circuit G according to the invention. An input voltage UE3 is supplied to the flow converter circuit DW and the circuit outputs an output voltage UA3. The primary circuit DW1 and / or the secondary circuit DW2 of the flow converter circuit DW comprises an electrical circuit G according to the invention. The primary and secondary circuits DW1 or DW2 are preferably separated from each other by a transformer T3. The primary circuit DW1 comprises, for example, a first capacitor C31, a first coil L31, a first semiconductor diode D31, in particular a Schottky diode, and a first field effect diode S31. In general, the first coil L31 is a partial winding of the primary coil winding of the transformer T3, a so-called potato winding. The secondary circuit DW2 comprises, for example, a second semiconductor diode D32, in particular a Schottky diode, a third semiconductor diode D33, a second coil L32 and a second capacitor C32. Upon connection and disconnection of the field effect transistor S31, the magnetic field energy from the first coil L31 is converted into electrical energy in the first capacitor C31.

1차 회로(DW1)에서는 커패시터(C31), 제 1 반도체 다이오드(D31)와 직렬로 그리고 차단 방향으로 접속된 제 1 코일(L31), 및 트랜스포머(T3)의 1차측과 직렬 접속된 제 1 전계 효과 트랜지스터(S31)가 입력 전압(UE3)과 병렬로 배치된다. 전계 효과 트랜지스터(S31)의 접속 및 차단시, 제 1 코일(L31)로부터 나온 자계 에너지가 제 1 커패시터(C31)에서 전계 에너지로 변환된다.In the primary circuit DW1, the first electric field connected in series with the capacitor C31, the first coil L31 connected in series with the first semiconductor diode D31 and in the blocking direction, and the primary side of the transformer T3. The effect transistor S31 is arranged in parallel with the input voltage UE3. Upon connection and disconnection of the field effect transistor S31, the magnetic field energy from the first coil L31 is converted into the field energy in the first capacitor C31.

2차 회로(DW2)에서는 제 3 반도체 다이오드(D33)가 트랜스포머(T3)의 2차측에 대해 직렬로 도통 방향으로 배치된다. 제 2 반도체 다이오드(D32) 및 제 2 커패시터(C32)는 트랜스포머(T3)의 2차측에 대해 병렬로 제 3 반도체 다이오드(D33) 뒤에 차단 방향으로 배치된다. 제 2 코일(L32)은 제 2 반도체 다이오드(D32)와 제 2 커패시터(C32) 사이에 제 3 반도체 다이오드(D33)와 직렬로 배치된다. 전계 효과 트랜지스터(S31)의 접속 및 차단시 제 2 코일(L32)로부터 나온 자계 에너지가 제 2 커패시터(C32)에서 전계 에너지로 변환된다.In the secondary circuit DW2, the third semiconductor diode D33 is disposed in the conduction direction in series with respect to the secondary side of the transformer T3. The second semiconductor diode D32 and the second capacitor C32 are disposed in the blocking direction behind the third semiconductor diode D33 in parallel with respect to the secondary side of the transformer T3. The second coil L32 is disposed in series with the third semiconductor diode D33 between the second semiconductor diode D32 and the second capacitor C32. When the field effect transistor S31 is connected and disconnected, the magnetic field energy from the second coil L32 is converted into the field energy in the second capacitor C32.

제 1 및/또는 제 2 반도체 다이오드(D31) 또는 (D32)는 본 발명에 따른 반도체 재료를 포함한다. 제 3 반도체 다이오드(D33)도 본 발명에 따른 반도체 재료를 포함할 수 있다.The first and / or second semiconductor diode D31 or D32 comprises a semiconductor material according to the invention. The third semiconductor diode D33 may also comprise the semiconductor material according to the invention.

도 7은 본 발명에 따른 전기 회로(G)의 파워 팩터 콘트롤러 회로(PFC)를 예시적으로 도시한다. 파워 팩터 콘트롤러 회로에는 입력 전압(UE4)이 공급되고, 상기 회로는 출력 전압(UA4)를 출력한다. 파워 팩터 콘트롤러 회로(PFC)는 소위 "Power-Factor-Controller" 회로라 한다. 파워 팩터 콘트롤러 회로(PFC)의 외부 캐스케이드 회로(PA) 및/또는 내부 캐스케이드 회로(PI)는 본 발명에 따른 전기 회로(G)를 포함한다. 외부 캐스케이드 회로(PA)는 예컨대 제 1 코일(L41), 제 1 전계 효과 트랜지스터(S41) 및 제 1 반도체 다이오드(D41), 특히 쇼트키 다이오드를 포함한다. 내부 캐스케이드 회로(PI)는 예컨대 제 2 코일(L42), 제 2 반도체 다이오드(D42), 특히 쇼트키 다이오드, 및 제 3 반도체 다이오드(D43)를 포함한다. 외부 및 내부 캐스케이드 회로(PA) 또는 (PI)는 하나의 공통 커패시터(C41)를 포함한다. 제 1 및 제 2 전계 효과 트랜지스터(S41) 또는 (S42)의 접속 및 차단시, 제 1 코일(S41) 또는 (S42)로부터 나온 자계 에너지가 커패시터(C41)에서 전계 에너지로 변환된다.7 illustratively shows a power factor controller circuit PFC of an electrical circuit G according to the invention. The power factor controller circuit is supplied with an input voltage UE4, which outputs an output voltage UA4. The power factor controller circuit (PFC) is called the "Power-Factor-Controller" circuit. The external cascade circuit PA and / or the internal cascade circuit PI of the power factor controller circuit PFC comprise an electrical circuit G according to the invention. The external cascade circuit PA comprises, for example, a first coil L41, a first field effect transistor S41 and a first semiconductor diode D41, in particular a Schottky diode. The internal cascade circuit PI comprises, for example, a second coil L42, a second semiconductor diode D42, in particular a Schottky diode, and a third semiconductor diode D43. The external and internal cascade circuits PA or PI comprise one common capacitor C41. Upon connection and disconnection of the first and second field effect transistors S41 or S42, the magnetic field energy from the first coil S41 or S42 is converted into field energy in the capacitor C41.

외부 캐스케이드 회로(PA)에서 제 1 코일(L41)은 입력 전압(UE4)과 직렬 접속된다. 제 1 전계 효과 트랜지스터(S41) 및 커패시터(C41)는 입력 전압(UE4)과 병렬로 제 1 코일(L41) 뒤에 배치된다. 제 1 반도체 다이오드(D41)는 제 1 전계 효과 트랜지스터(S41)와 커패시터(C41) 사이에 제 1코일(L41)과 직렬로 도통 방향으로 배치된다. 제 1 전계 효과 트랜지스터(S41)의 접속 및 차단시, 제 1 코일(L41)로부터 나온 자계 에너지가 커패시터(C41)에서 전계 에너지로 변환된다.In the external cascade circuit PA, the first coil L41 is connected in series with the input voltage UE4. The first field effect transistor S41 and the capacitor C41 are disposed behind the first coil L41 in parallel with the input voltage UE4. The first semiconductor diode D41 is disposed in the conduction direction in series with the first coil L41 between the first field effect transistor S41 and the capacitor C41. Upon connection and disconnection of the first field effect transistor S41, the magnetic field energy from the first coil L41 is converted into the field energy in the capacitor C41.

내부 캐스케이드 회로(PI)에서 제 2 코일(L42)은 제 1 코일(L41), 제 1 전계 효과 트랜지스터(S41) 및 제 1 반도체 다이오드(D41) 사이의 공통 노드점에 접속된다. 도통 방향으로 접속된 제 3 반도체 다이오드(D43)와 직렬 배치된 제 2 전계 효과 트랜지스터(S42) 및 커패시터(C41)는 제 1 전계 효과 트랜지스터(S41)와 병렬로 제 2 코일(L42) 뒤에 배치된다. 제 2 반도체 다이오드(D42)는 제 2 전계 효과 트랜지스터(S42)와 커패시터(C41) 사이에 제 2 코일(L42)과 직렬로 도통 방향으로 배치된다.In the internal cascade circuit PI, the second coil L42 is connected to a common node point between the first coil L41, the first field effect transistor S41, and the first semiconductor diode D41. The second field effect transistor S42 and the capacitor C41 disposed in series with the third semiconductor diode D43 connected in the conduction direction are disposed behind the second coil L42 in parallel with the first field effect transistor S41. . The second semiconductor diode D42 is disposed in the conduction direction in series with the second coil L42 between the second field effect transistor S42 and the capacitor C41.

제 1 및/또는 제 2 반도체 다이오드(D41), (D42)는 본 발명에 따른 반도체 재료를 포함한다. 제 3 반도체 다이오드(D43)도 본 발명에 따른 반도체 재료를 포함할 수 있다.The first and / or second semiconductor diodes D41 and D42 comprise a semiconductor material according to the invention. The third semiconductor diode D43 may also comprise the semiconductor material according to the invention.

Claims (21)

자계 에너지(M)용 적어도 하나의 제 1 어큐뮬레이터 소자(L), 전계 에너지(E)용 제 2 어큐뮬레이터 소자(C), 반도체 밸브 소자(D), 및 적어도 하나의 제 1 및 제 2 스위칭 상태(S1, S2)를 취할 수 있는 전기 스위칭 소자(S)를 포함하고,At least one first accumulator element (L) for magnetic field energy (M), a second accumulator element (C) for field energy (E), a semiconductor valve element (D), and at least one first and second switching states ( An electrical switching element S capable of taking S1, S2, a) 상기 소자들은a) the devices a1) 스위칭 소자(S)의 제 1 스위칭 상태(S1)에서 자계 에너지(M)가 제 1 어큐뮬레이터 소자(L)에 저장될 수 있고,a1) in the first switching state S1 of the switching element S, the magnetic field energy M may be stored in the first accumulator element L, a2) 스위칭 소자(S)의 제 2 스위칭 상태(S2)에서 제 1 어큐뮬레이터 소자(L)로부터 나온 자계 에너지(M)가 반도체 밸브 소자(D)를 통해 안내되고, 제 2 어큐뮬레이터 소자(C)에서 전계 에너지(E)로 변환되도록a2) In the second switching state S2 of the switching element S, the magnetic field energy M from the first accumulator element L is guided through the semiconductor valve element D, and in the second accumulator element C To be converted into electric field energy (E) 서로 접속된, 자계 에너지(M)를 전계 에너지(E)로 변환시키기 위한 전기 회로(G)에 있어서,In the electric circuit (G) for converting the magnetic field energy (M) connected to each other to the electric field energy (E), b) 상기 반도체 밸브 소자(D)가 적어도 2 eV의 밴드 갭(VB) 및 적어도 5*10^5 V/㎝의 브레이크다운 필드 강도(EK)를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 회로.b) electrical circuit, characterized in that the semiconductor valve element (D) has a band gap (VB) of at least 2 eV and a breakdown field strength (EK) of at least 5 * 10 ^ 5 V / cm. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반도체 밸브 소자(D)의 반도체 재료가 실리콘 탄화물(SiC)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.The semiconductor material of said semiconductor valve element (D) comprises silicon carbide (SiC). 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반도체 밸브 소자(D)의 반도체 재료가 갈륨 질화물(GaN)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.The semiconductor material of said semiconductor valve element (D) comprises gallium nitride (GaN). 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반도체 밸브 소자(D)의 반도체 재료가 다이아몬드(C-다이아몬드)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.And wherein the semiconductor material of said semiconductor valve element (D) comprises diamond (C-diamond). 자계 에너지(M)용 적어도 하나의 제 1 어큐뮬레이터 소자(L), 전계 에너지(E)용 제 2 어큐뮬레이터 소자(C), 반도체 밸브 소자(D), 및 적어도 하나의 제 1 및 제 2 스위칭 상태(S1, S2)를 취할 수 있는 전기 스위칭 소자(S)를 포함하고,At least one first accumulator element (L) for magnetic field energy (M), a second accumulator element (C) for field energy (E), a semiconductor valve element (D), and at least one first and second switching states ( An electrical switching element S capable of taking S1, S2, a) 상기 소자들은a) the devices a1) 스위칭 소자(S)의 제 1 스위칭 상태(S1)에서 자계 에너지(M)가 제 1 어큐뮬레이터 소자(L)에 저장될 수 있고,a1) in the first switching state S1 of the switching element S, the magnetic field energy M may be stored in the first accumulator element L, a2) 스위칭 소자(S)의 제 2 스위칭 상태(S2)에서 제 1 어큐뮬레이터 소자(L)로부터 나온 자계 에너지(M)가 반도체 밸브 소자(D)를 통해 안내되고, 제 2 어큐뮬레이터 소자(C)에서 전계 에너지(E)로 변환되도록a2) In the second switching state S2 of the switching element S, the magnetic field energy M from the first accumulator element L is guided through the semiconductor valve element D, and in the second accumulator element C To be converted into electric field energy (E) 서로 접속된, 자계 에너지(M)를 전계 에너지(E)로 변환시키기 위한 전기 회로(G)에 있어서,In the electric circuit (G) for converting the magnetic field energy (M) connected to each other to the electric field energy (E), b) 상기 반도체 밸브 소자(D)의 반도체 재료가 실리콘 탄화물(SiC)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.b) an electric circuit, characterized in that the semiconductor material of said semiconductor valve element (D) comprises silicon carbide (SiC). 제 1항, 2항 또는 5항에 있어서,The method according to claim 1, 2 or 5, 상기 반도체 밸브 소자(D)가 약 3 eV의 밴드 갭(VB) 및 약 25*10^5 V/㎝의 브레이크다운 필드 강도(EK)를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 회로.The semiconductor valve element (D) has a band gap (VB) of about 3 eV and a breakdown field strength (EK) of about 25 * 10 ^ 5 V / cm. 자계 에너지(M)용 적어도 하나의 제 1 어큐뮬레이터 소자(L), 전계 에너지(E)용 제 2 어큐뮬레이터 소자(C), 반도체 밸브 소자(D), 및 적어도 하나의 제 1 및 제 2 스위칭 상태(S1, S2)를 취할 수 있는 전기 스위칭 소자(S)를 포함하고,At least one first accumulator element (L) for magnetic field energy (M), a second accumulator element (C) for field energy (E), a semiconductor valve element (D), and at least one first and second switching states ( An electrical switching element S capable of taking S1, S2, a) 상기 소자들은a) the devices a1) 스위칭 소자(S)의 제 1 스위칭 상태(S1)에서 자계 에너지(M)가 제 1 어큐뮬레이터 소자(L)에 저장될 수 있고,a1) in the first switching state S1 of the switching element S, the magnetic field energy M may be stored in the first accumulator element L, a2) 스위칭 소자(S)의 제 2 스위칭 상태(S2)에서 제 1 어큐뮬레이터 소자(L)로부터 나온 자계 에너지(M)가 반도체 밸브 소자(D)를 통해 안내되고, 제 2 어큐뮬레이터 소자(C)에서 전계 에너지(E)로 변환되도록a2) In the second switching state S2 of the switching element S, the magnetic field energy M from the first accumulator element L is guided through the semiconductor valve element D, and in the second accumulator element C To be converted into electric field energy (E) 서로 접속된, 자계 에너지(M)를 전계 에너지(E)로 변환시키기 위한 전기 회로(G)에 있어서,In the electric circuit (G) for converting the magnetic field energy (M) connected to each other to the electric field energy (E), b) 상기 반도체 밸브 소자(D)의 반도체 재료가 갈륨 질화물(GaN)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.b) an electric circuit, characterized in that the semiconductor material of said semiconductor valve element (D) comprises gallium nitride (GaN). 제 1항, 3항 또는 7항에 있어서,The method according to claim 1, 3 or 7, 상기 반도체 밸브 소자(D)가 약 3.2 eV의 밴드 갭(VB) 및 약 30*10^5 V/㎝의 브레이크다운 필드 강도(EK)를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 회로.The semiconductor valve element (D) has a band gap (VB) of about 3.2 eV and a breakdown field strength (EK) of about 30 * 10 ^ 5 V / cm. 자계 에너지(M)용 적어도 하나의 제 1 어큐뮬레이터 소자(L), 전계 에너지(E)용 제 2 어큐뮬레이터 소자(C), 반도체 밸브 소자(D), 및 적어도 하나의 제 1 및 제 2 스위칭 상태(S1, S2)를 취할 수 있는 전기 스위칭 소자(S)를 포함하고,At least one first accumulator element (L) for magnetic field energy (M), a second accumulator element (C) for field energy (E), a semiconductor valve element (D), and at least one first and second switching states ( An electrical switching element S capable of taking S1, S2, a) 상기 소자들은a) the devices a1) 스위칭 소자(S)의 제 1 스위칭 상태(S1)에서 자계 에너지(M)가 제 1 어큐뮬레이터 소자(L)에 저장될 수 있고,a1) in the first switching state S1 of the switching element S, the magnetic field energy M may be stored in the first accumulator element L, a2) 스위칭 소자(S)의 제 2 스위칭 상태(S2)에서 제 1 어큐뮬레이터 소자(L)로부터 나온 자계 에너지(M)가 반도체 밸브 소자(D)를 통해 안내되고, 제 2 어큐뮬레이터 소자(C)에서 전계 에너지(E)로 변환되도록a2) In the second switching state S2 of the switching element S, the magnetic field energy M from the first accumulator element L is guided through the semiconductor valve element D, and in the second accumulator element C To be converted into electric field energy (E) 서로 접속된, 자계 에너지(M)를 전계 에너지(E)로 변환시키기 위한 전기 회로(G)에 있어서,In the electric circuit (G) for converting the magnetic field energy (M) connected to each other to the electric field energy (E), b) 상기 반도체 밸브 소자(D)의 반도체 재료가 다이아몬드(C-다이아몬드)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 회로.b) an electric circuit, characterized in that the semiconductor material of said semiconductor valve element (D) comprises diamond (C-diamond). 제 1항, 4항 또는 9항에 있어서,The method according to claim 1, 4 or 9, 상기 반도체 밸브 소자(D)가 약 5.5 eV의 밴드 갭(VB) 및 약 100*10^5 V/㎝의 브레이크다운 필드 강도(EK)를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 회로.The semiconductor valve element (D) has a band gap (VB) of about 5.5 eV and a breakdown field strength (EK) of about 100 * 10 ^ 5 V / cm. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,The method of claim 1, wherein 상기 자계 에너지(M)용 제 1 어큐뮬레이터 소자(L)가 유도성 소자(L), 특히 코일인 것을 특징으로 하는 전기 회로.The first accumulator element (L) for magnetic field energy (M) is an inductive element (L), in particular a coil. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,The method of claim 1, wherein 상기 전계 에너지(E)용 제 1 어큐뮬레이터 소자(C)가 용량성 소자(C), 특히 커패시터인 것을 특징으로 하는 전기 회로.The first accumulator element (C) for field energy (E) is a capacitive element (C), in particular a capacitor. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,The method of claim 1, wherein 상기 전기 스위칭 소자(S)가 반도체 스위칭 소자(S), 특히 전계 효과 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 전기 회로.The electrical switching element (S) is a semiconductor switching element (S), in particular a field effect transistor. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,The method of claim 1, wherein 적어도 하나의 부가 반도체 밸브 소자(D')가 상기 반도체 밸브 소자(D)와 병렬 접속되는 것을 특징으로 하는 전기 회로.At least one additional semiconductor valve element (D ') is connected in parallel with the semiconductor valve element (D). 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,The method of claim 1, wherein 반도체 밸브 소자(D) 및/또는 부가 반도체 밸브 소자(D')가 쇼트키 다이오드인 것을 특징으로 하는 전기 회로.And the semiconductor valve element (D) and / or the additional semiconductor valve element (D ') are Schottky diodes. 고전류 설정기 회로(H, D11) 내에 상기 항들 중 어느 한 항에 따른 전기 회로의 용도.Use of an electrical circuit according to any one of the preceding clauses in a high current setter circuit (H, D11). 저전류 설정기 회로(T, D21) 내에 상기 항들 중 어느 한 항에 따른 전기 회로의 용도.Use of an electrical circuit according to any one of the preceding clauses in a low current setter circuit (T, D21). 플로우 변환기 회로(DW)의 1차 회로(DW1, D31) 내에 상기 항들 중 어느 한 항에 따른 전기 회로의 용도.Use of an electrical circuit according to any one of the preceding clauses in a primary circuit (DW1, D31) of a flow converter circuit (DW). 플로우 변환기 회로(DW)의 2차 회로(DW2, D32) 내에 상기 항들 중 어느 한 항에 따른 전기 회로의 용도.Use of an electrical circuit according to any one of the preceding clauses in a secondary circuit (DW2, D32) of a flow converter circuit (DW). 파워 팩터 콘트롤러 회로(PFC)의 외부 캐스케이드 회로(PA, D41) 내에 상기 항들 중 어느 한 항에 따른 전기 회로의 용도.Use of an electrical circuit according to any one of the preceding clauses in an external cascade circuit (PA, D41) of a power factor controller circuit (PFC). 파워 팩터 콘트롤러 회로(PFC)의 내부 캐스케이드 회로(PI, D42) 내에 상기 항들 중 어느 한 항에 따른 전기 회로의 용도.Use of an electrical circuit according to any one of the preceding clauses in an internal cascade circuit (PI, D42) of a power factor controller circuit (PFC).
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