CN103000739A - 一种电子设备及其电路的电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电子设备及其电路的电源装置。电路的电源装置包括基片、设置于基片上的PN结和电路，其中，PN结吸收周围环境的电磁波，并将吸收到的电磁波转换为电流，将电流输入到电路；电路接收PN结输入的电流，将接收到的电流作为电路的电源使用。本发明有效的将电源与电路进行集成，使两者能够在同一芯片上运行，减小了电路的空间体积，极大的提高了电路系统空间利用率。

Description

一种电子设备及其电路的电源装置
【技术领域】
本发明涉及电子设备领域，特别涉及一种电子设备及其电路的电源装置。
【背景技术】
随着半导体工艺的高度发展，片上系统已经从设想变为可能，用户对片上系统的要求也越来越高。
以“片上实验室”为例，一个完整的电子系统被集成到一块芯片上，会对芯片的体积提出较高的要求，因而器件的小型化发展是未来半导体产品的发展趋势。
在具体实施过程中，电子系统的工作离不开电源，电源的来源会是多种多样，比如电能、电磁波、动能、热能、压力、声音等。
但是现有技术中，无论何种能源的电源都没有与电路系统集成到一块芯片上。这意味着如果不能解决片上电源问题，未来电子器件无论小型化到何种程度，都会需要一个体型相对庞大的外接电源或是电池才能工作。
如何将电源与电路系统进行有效的集成，使两者在同一芯片上运行，减小体积，提高空间利用率，是电子设备领域研究的方向之一。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种电子设备及其电路的电源装置，以将电源与电路进行有效的集成，使两者在同一芯片上运行，减小体积，提高空间利用率。
本发明为解决技术问题而采用的技术方案是提供一种电路的电源装置，所述电路的电源装置包括基片，设置于所述基片上的PN结和电路，其中，
所述PN结，用于吸收周围环境的电磁波，并将吸收到的电磁波转换为电流，将所述电流输入到所述电路；
所述电路，用于接收所述PN结输入的电流，将接收到的电流作为所述电路的电源使用。
根据本发明一优选实施例，所述电路采用半导体材料。
根据本发明一优选实施例，所述半导体材料为元素半导体，无机化合物半导体，有机化合物半导体或者非晶态与液态半导体。
根据本发明一优选实施例，所述的PN结为单个PN结、复合PN结、多个PN结串联、多个PN结并联或者多个PN结混联。
根据本发明一优选实施例，所述电磁波包括光能、X射线以及辐射。
本发明为解决技术问题而采用的技术方案是提供一种电子设备，所述电子设备包括一电路的电源装置，所述电路的电源装置包括基片，设置于所述基片上的PN结和电路，其中，
所述PN结，用于吸收周围环境的电磁波，并将吸收到的电磁波转换为电流，将所述电流输入到所述电路；
所述电路，用于接收所述PN结输入的电流，将接收到的电流作为所述电路的电源使用。
根据本发明一优选实施例，所述电路采用半导体材料。
根据本发明一优选实施例，所述半导体材料为元素半导体，无机化合物半导体，有机化合物半导体或者非晶态与液态半导体。
根据本发明一优选实施例，所述的PN结为单个PN结、复合PN结、多个PN结串联、多个PN结并联或者多个PN结混联。
根据本发明一优选实施例，所述电磁波包括光能、X射线以及辐射。
通过以上实施例，本发明有效的将电源与电路系统进行集成，使两者能够在同一芯片上运行，减小了电路的空间体积，极大的提高了电路系统空间利用率。
【附图说明】
图1是本发明实施例提供的电路的电源装置的结构示意图；
图2A-D是本发明实施例提供的在P基片中一个PN结的结构示意图；
图3A-D是本发明实施例提供的在P基片中两个或两个以上PN结的结构示意图；
图4A-D是本发明实施例提供的在N基片中产生PN结的结构示意图；
图5是对应本发明实施例图3A所提供的PN结的测量结果示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
图1示出了本发明实施例提供的电路的电源装置的结构，包括基片(substrate)11，设置于基片11上的PN结12和电路13。
其中，PN结12吸收周围环境的电磁波，并将吸收到的电磁波转换为电流，再将电流输入到电路13；
电路13接收PN结12输入的电流，将接收到的电流作为电路13的电源使用。
优选的，电磁波包括光能、X射线以及其它可用的多种辐射，光能可为太阳光等。当然本发明实施例提供的电磁波还包括其他形式的电磁波，此处不一一列举。
优选的，电路13采用半导体材料。在本发明实施例中，半导体材料为元素半导体，无机化合物半导体，有机化合物半导体或者非晶态与液态半导体，当然也可以是其他的半导体材料，此处不一一列举。
在具体实施过程中，PN结12也为半导体材料，PN结12包括P端和N端，其中，PN结12中的电流由P端流向N端。
其中，PN结12可以为单个PN结、复合PN结、多个PN结串联、多个PN结并联或者多个PN结混联。
其中，基片11包括P基片(P-substrate)和N基片(N-substrate)。
本发明实施例采用半导体加工工艺将PN结12与电路13集成到基片11上，当例如太阳光或X射线照射半导体的PN结12时，就会在PN结12的P端和N端出现电势差，形成电压，进而产生电流。
下面具体的描述PN结12的结构。
图2A-D是在P基片中一个PN结的结构。
其中，图2A是单一PN结的结构；图2B是复合PN结的结构；图2C为n个图2A所示的PN结的结构的并联，图2D为n个图2B所示的PN结的结构的并联，n为大于等于2的自然数。
在具体实施过程中，图2A中的N-type区域是半导体工艺中P基片中可能加工出来的任何N-type结构(N型结构)，譬如可能是一个N-diffusionregion(N扩散区域)，或者是一个N-well(N型槽)，也可能是一个deep N-well(深入的N型槽)。当电路使用图2A所示的PN结作为电源时，P基片作为电源的正极，N-type端作为电源的负极。
图2B中的N-type是一个槽(well)结构，譬如可能是N-well，也可能是deep N-well，此well与P基片短路。此N-type well中的的P区域是半导体工艺中在N-type well中能够加工出的任何P-type结构，譬如可能是一个P-well，也可能是一个P扩散区域(P-diffusion region)。当电路使用图2B所示的PN结作为电源时，P-type(P型结构)区域作为电源的正极，与P基片短路的N-type区域作为电源的负极。
在图2A-D中，PN结中的P端作为电源的正极，N端作为电源的负极。
图3A-D是在P基片中两个或两个以上PN结的结构。
其中，图3A为一个图2A所示的PN结和一个图2B所示的PN结串联。图3B为n个图2B所示的PN结串联，n为大于等于2的自然数。图3C为基于图3A，把其中的每个子结构中多个相同的子结构并联所得，其中n和m都是大于等于2的自然数；图3D为基于图3B，把每个子结构展开，其中m，n1，n2，......nm是大于等于2的自然数。
在具体实施过程中，由于图3A为一个图2A所示的PN结和一个图2B所示的PN结串联而成，当电路使用图3A所示的PN结多为电源时，图2A所示的PN结中的N-type结构作为电源的负极，而图2B中的P-type结构作为电源的正极。
由于图3B为两个或两个以上的图2B所示的PN结串联而成，从而得到两个或两个以上的PN结光电压。此时，每一个子结构中的P-type区域连接到下一个子结构的N-type well，以此类推。当电路使用图3B所示的PN结作为电源时，P基片作为电源的负极，最后一个子结构的P-type区域作为电源的正极。
图4A-D是在N基片中产生PN结的结构。
其中，图4A对应图2A所示的PN结，图4B对应图2B所示的PN结，图4C对应图3A所示的PN结，图4D对应图3B所示的PN结。
在具体实施过程中，保持图2A-D和图3A-D中的PN结的结构和连接都不变，将所有的N-type区域转换成P-type，将所有的P-type区域转换成N-type，从而得到图4A-D所示的PN结。
在图4A-D中，P端作为电源的正极，N端作为电源的负极。鉴于图2 A-D和图3A-D中已有针对PN结详细的描述，此处不再细述。
请参阅图5，图5是图3A所示的PN结中电压与电流关系的测试结果。本发明实施例的电源能量来自电磁波，比如光能。因此外界的光线越强，产生的电压和电流也就越高。在光的照射下，当作为电源的PN结不输出任何电流时，两端的电压最大，当输出最大电流时，两端的电压会降低成零。
综上所述，本发明实施例采用半导体加工工艺，将PN结与电路集成在同一芯片上。PN结吸收电磁波，并将电磁波转化成电能供电路作为电源使用，本发明实施例具有无污染，寿命长等优点。而且，由于将PN结与电路集成到同一芯片上，大大促进了片上系统的微型化，减小了电路的空间体积。
本发明实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括上述的电路的电源装置，鉴于该电源装置在上文已有详细的描述，此处不再赘述。
本发明实施例有效的将电源与电路系统进行集成，使两者能够在同一芯片上运行，减小了电路的空间体积，极大的提高了电路系统空间利用率。
在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。

Claims (10)

1.一种电路的电源装置，其特征在于，所述电路的电源装置包括基片、设置于所述基片上的PN结和电路，其中，
所述PN结，吸收周围环境的电磁波，并将吸收到的电磁波转换为电流，将所述电流输入到所述电路；
所述电路，接收所述PN结输入的电流，将接收到的电流作为所述电路的电源使用。
2.如权利要求1所述的电路的电源装置，其特征在于，所述电路采用半导体材料。
3.如权利要求2所述的电路的电源装置，其特征在于，所述半导体材料为元素半导体，无机化合物半导体，有机化合物半导体、非晶态半导体或者液态半导体。
4.如权利要求1所述的电路的电源装置，其特征在于，所述PN结为单个PN结、复合PN结、多个PN结串联、多个PN结并联或者多个PN结混联。
5.如权利要求1所述的电路的电源装置，其特征在于，所述电磁波包括光能、X射线以及辐射。
6.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括一电路的电源装置，所述电路的电源装置包括基片，设置于所述基片上的PN结和电路，其中，
所述PN结，吸收周围环境的电磁波，并将吸收到的电磁波转换为电流，将所述电流输入到所述电路；
所述电路，接收所述PN结输入的电流，将接收到的电流作为所述电路的电源使用。
7.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述电路采用半导体材料。
8.如权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述半导体材料为元素半导体，无机化合物半导体，有机化合物半导体、非晶态半导体或者液态半导体。
9.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述PN结为单个PN结、复合PN结、多个PN结串联、多个PN结并联或者多个PN结混联。
10.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述电磁波包括光能、X射线以及辐射。
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