[发明专利]一种具有可拓展反向击穿电压新型二极管拓扑结构

说明书

本发明公开了一种新型二极管拓扑结构设计。包括耗尽型金属氧化物半导体晶体管M₁~M_n、具有低开启电压特性肖特基二极管D₁以及晶体管栅极限流电阻R₁~R_n。M₁漏极连接D₁负极，M₁栅极通过串联限流电阻R₁连接D₁正极。晶体管M₁~M_n栅、漏极相连，即M_n漏极连接M_n‑1源极，从而M₁~M_n源、漏极构成电流通道。同时，M_n栅极通过串联限流电阻与M_n‑1漏极相连接，从而实现对栅、源极之间电压控制，使得M₁~M_n各晶体管漏、源极电流和电压一致性。本发明所提供新型二极管拓扑结构保持正向低开启电压、拓展反向截止电压以及减少反向漏电流等优势，可用于无线能量传输技术领域中超宽功率动态范围整流电路设计。

技术领域

本发明涉及一种新型二极管拓扑结构，特别涉及基于无线能量传输应用中一种具有可拓展反向击穿电压新型二极管拓扑结构。

背景技术

无线能量传输应用中，通常采用具有低开启电压肖特基二极管，来实现在低输入功率条件下高效率射频至直流功率转化。然而，受限于半导体工艺，二极管正向偏置低开启、反向偏置高击穿电压难以同时实现。因此，基于传统肖特基二极管设计的整流电路功率动态范围窄，难以满足某些需求宽功率动态范围的应用，包括医疗、消费电子等。

发明内容

本发的明目的是提供一种可拓展反向击穿电压新型二极管拓扑结构。正向偏置电压条件下，肖特基二极管低开启电压特性不受影响；反向偏置电压条件下，击穿电压可根据晶体管数量任意拓展。

本发明的目的是这样实现的：一种具有可拓展反向击穿电压新型二极管拓扑结构，包括具有较低开启电压肖特基二极管D₁，M₁~M_n耗尽型金属氧化物半导体场效应管（或高电子迁移率晶体管）以及连接在M₁~M_n栅极限流电阻R₁~R_n。所述一种具有可拓展反向击穿电压新型二极管拓扑结构，M₁漏极连接D₁负极，M₁栅极串联限流电阻R₁并与D₁正极连接；M₁~M_n漏、源极交替连接，即M_n漏极连接M_n-1源极，以此类推；M_n栅极串联限流电阻R_n与M_n-1漏极相连接，以此类推；

一种具有可拓展反向击穿电压新型二极管拓扑结构，正向偏置电压条件下，D₁低开启电压特性不受影响；反向偏置电压条件下，击穿电压可任意拓展，从而实现具有宽功率动态范围整流电路设计，包括以下步骤：

步骤1）正向偏置电压条件下，M₁~M_n栅、源极间电压V_gs > 0，因此M₁~M_n正向开启，漏、源极间电压为零。因此，所述新型二极管拓扑结构正向偏置电压条件下等效为D₁，其低开启电压特性不受影响；