CN104052038A - 包括电流限制器的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包括电流限制器的方法和设备。在一个总体方面，所述设备可包括负载端和电源端。所述设备可包括耦接至所述负载端并耦接至所述电源端的电流限制器。所述电流限制器可被配置为使用响应于在所述电源端与所述负载端之间的电压差所激活的电场，限制从所述电源端流至所述负载端的电流。

Description

包括电流限制器的方法和设备

相关申请的交叉引用 

本申请要求于2013年3月15日提交的名称为“E-Field Current Limiter(LDNA)”（电场电流限制器(LDNA)）的美国临时专利申请第61/787,123号的优先权和权益，并要求于2013年8月9日提交的名称为“Junction-Less Insulated Gate Current Limiter Device”（无结绝缘栅电流限制器装置）的美国临时专利申请第61/864,271号的优先权和权益，并要求于2014年3月6日提交的美国临时专利申请第61/949,053号的优先权和权益，以及于2014年3月6日提交的美国临时专利申请第14/199,704号的优先权和权益，通过引用将以上四项美国临时专利申请全文结合于本文中。 

技术领域

本说明书涉及包括电流限制器的方法和设备。 

背景技术

可使用保护装置保护集成电路（如，下游集成电路）或其他导电装置免受不良电源状态（如，过电压状态、过电流状态）影响。然而，保护装置也许不被配置为提供响应于能够发生例如启动时的电流涌入、电流冲击和/或诸如此类的各种不良电源状态中的每一个的保护。因此，选择用于电源保护的保护装置也许不以所需的方式提供集成电路或相关组件的足够保护。此外，可能要增大其他组件（包括集成电路或其他导电装置）的规格，以补偿保护装置响应于某些类型的不良电源状态的不充分。因此，需要用以解决目前技术的不足并提供其他新颖和创新特征的系统、方法和设备。 

发明内容

在一个总体方面，所述设备可包括负载端和电源端。所述设备可包括耦接至负载端并耦接至电源端的电流限制器。电流限制器可被配置为使用响应于由电源端与负载端之间的电压差所激活的电场来限制从电源端流至负载端的电流。 

在附图和以下说明中给出了一个或多个具体实施的细节。其他特征从说明和附图中以及从权利要求中将显而易见。 

附图说明

图1A为示出了包括在电路中的电流限制器的示图。 

图1B示出了响应于在输出端与输入端之间的电压差而流过电流限制器的电流。 

图1C示出了电流限制器的电阻与流过电流限制器的电流之间的关系。 

图2为示出了在系统的电机保护电路中使用的电流限制器的示图。 

图3A示出了响应于在两种不同温度下在输出端与输入端之间的电压差流过电流限制器的电流。 

图3B示出了在两种不同温度下电流限制器的电阻与流过电流限制器的电流的关系。 

图4为示出了在系统的另一个电机保护电路中使用的另一个电流限制器的视图。 

图5为图4所示的电流限制电路的变型。 

图6A为示出了图5所示电流限制器的电流与电压差之间关系的曲线图。 

图6B为示出了图5所示电流限制器的功率与电压差之间关系的曲线图。 

图6C示出了如图5所示控制电路所控制的开关的状态。 

图7为示出了耦接于PTC装置的电流限制器的框图。 

图8A至8D为示出了图7中所示装置的工作曲线图。 

图9为示出了联接于电机的电流限制器和PTC装置的框图。 

图10A和10B为示出了若干不同电流限制器的工作曲线图。 

图11为包括初级侧和次级侧的系统的框图。 

图12为示出了电源电路的示图。 

图13为图12所示的电源电路的变型。 

图14为图12所示的电源电路的另一个变型。 

图15A至16B为说明图。 

图17A为示出了不包括电流限制器的电路的组件的顶视图的示图。 

图17B为示出了图17A所示电路的侧视图的示图。 

图18A为示出了包括电流限制器的电路的组件的顶视图的示图。 

图18B为示出了图18A所示电路的侧视图的示图。 

图19A为电流限制器的剖视图。 

图19B为沿图19A截取的剖视图。 

图20为根据具体实施示出了具有横向配置的电流限制器的示图。 

具体实施方式

图1A为示出了包括在电路100中的电流限制器110的示图。电流限制器110被配置为限制从电源120流至负载130的电流Q1。如在图1A中所示，电流限制器110串联耦接在电源120与负载130之间。 

虽然在图1A中示出为串联耦接的，但在一些具体实施中，电流限制器110可与电源120和/或负载130并联耦接。在此类具体实施中，可消除电流限制器110的串联电阻。在一些具体实施中，电流限制器110可充当 反向电压旁路装置或充当过电压旁路装置。虽然未在图1A中示出，但电路100中可包括多个电流限制器。 

在一些具体实施中，负载130可为集成电路、电机等等。在一些具体实施中，电路100可为交流(AC)电路或直流(DC)电路。在一些具体实施中，负载130可包括在电源的电路中，并且负载130可为电源电路的一部分。具体地讲，电流限制器110可包括在电源电路的初级侧（或高电压侧）中，并且负载130可为电源电路的次级侧（或低电压侧）。初级侧和次级侧可被例如变压器所分隔。 

电流限制器110可为被配置为用电场来限制电流的装置。在一些具体实施中，电流限制器110可为硅基装置。因此，电流限制器110的电场可在硅材料（如，硅基材料）内呈现。电流限制器110可为电阻式电流滤波器装置而不是电感式电流滤波器装置或热激活电流滤波器装置。 

电流限制器110在处于非电流限制状态或模式（也可称为非阻塞状态或模式）时可具有相对较低的电阻。电流限制器110可被配置为在处于非电流限制状态时允许电流通过。电流限制器110在处于电流限制状态或模式（也可称为阻塞状态或模式）时可具有相对较高的电阻。电流限制器110可被配置为在处于电流限制状态时限制（或阻塞）电流（或其一部分）。电流限制器110的行为在图1B和1C中示出。与电流限制器110的结构相关的细节将结合至少例如图19A至20更详细描述。 

图1B示出了响应于输出端与输入端之间的电压差（在x轴上）（如，二端装置两端的电压）所流过电流限制器110的电流（在y轴上）。在一些具体实施中，电压差可称为电压建立。随着电压差增加，流过电流限制器110的电流大致线性地增加直到电压差V1附近。在电压差V1附近，流过电流限制器110的电流被大致限于饱和电流C1。因此，流过电流限制器110的电流大致恒定（或被限于大致恒定的电流），即便输出端与输入端之间的电压差存在相对较大变化。在一些具体实施中，电流限制器110在大约0V处可为非电流限制状态并通过（或基本上通过）电流并且为相对较低的电阻，直到在大约0A至饱和电流C1（如，电流限值）之间开始 电流限制。电压差V1之前的电流和电压差行为具有不同于电压差V1之后的电流和电压差行为相比的斜率。 

线性区域12（在小于电压差V1的电压差处）与饱和区域14（在大于电压差V1的电压差处）之间的转折点可称为饱和点B1。电流限制器110在处于线性区域12时和在处于饱和区域14时可处于电流限制状态。饱和区域14还可称为非线性区域（如，非线性电阻区域）。如图1B所示，电流限制器110在饱和点B1之前可随电压差变化近似地充当电阻器（并且处于线性区域12中）。在饱和点B1之后，电流限制器110不再随电压差变化而线性地工作（并且处于饱和区域14中）。电流限制器110可在充当电阻器时作为电阻器限制电流，但在饱和点B1之后可更显著地限制电流（以非线性方式且不再作为电阻器）。 

图1C示出了电流限制器110的电阻（在y轴上）与流过电流限制器110的电流之间的关系。电流可为从电流限制器110的输入端流至输出端的电流。如图1C所示，电流限制器110的电阻可相对较小（如，大约1欧姆，小于5欧姆）直到电流限制器110大致达到图1B所示的饱和点B1。在饱和点B1之后，电流限制器110的电阻可随流过电流限制器110的电流的相对较小的变化（如，增加）而显著增加。 

在一些具体实施中，电流限制器110的电阻在非电流限制状态与电流限制状态之间可增加超过5倍（如，10倍、20倍）。在一些具体实施中，电流限制器110的电阻在非电流限制状态与电流限制状态之间可变化超过十倍。例如，在处于非电流限制状态时，电流限制器110的电阻可大约在小于1欧姆与数欧姆（如，0.5欧姆、1欧姆、3欧姆）之间。处于非电流限制状态时的电流限制器110的电阻可称为基线电阻。在处于电流限制状态时，电流限制器110的电阻可远大于数欧姆（如为，50欧姆、100欧姆、200欧姆）。在一些具体实施中，在处于电流限制状态且在处于饱和区域中时，电流限制器110的（即其两端的）电阻可大于5倍的基线电阻。 

因为电流限制器110的电场基于电流限制器110两端的电压差，与其他类型的装置相比，电流限制器110可相对较快地（如，即时地）限制电 流。电流限制器110开始限制电流的速度可称为响应时间。在一些具体实施中，响应时间可小于1微秒（如，1纳秒(ns)，小于10ns）。例如，与基于热的装置根据温度变化来限制电流相比，电流限制器110可用来显然更快地限制电流。电流限制器110还可具有比（例如）有源反馈集成电路(IC)更快的响应时间，该电路通过传感电阻器测量电流并将测定的电流与基准电流进行比较。 

另外，因为电流限制器110被配置为响应于电压差来限制电流，在系统的温度已升高至例如相当高的温度（该温度否则会使基于热的装置失效或不能工作）之后，电流限制器110可继续响应于电压变化并限制电流。换句话讲，电流限制器110可具有随温度变化而基本恒定的功能。换一种说法，电流限制器110可独立于（或基本上独立于）温度变化而工作。在一些具体实施中，电流限制器110的饱和电流可以随温度变化而基本恒定。在一些具体实施中，随温度变化，电流限制器110的电阻在非电流限制状态与电流限制状态之间的变化可大于5倍（如，大于10倍）。虽然饱和电流电平可随温度而发生一些变化，但在一些具体实施中转折点B1可不基于热响应而实现。例如，即使电流限制器110在相对较高温度或相对较低温度下工作，电流限制器110将仍然能够以线性区域（如，线性区域12）和饱和区域（如，饱和区域14）进行工作。因此，电流限制器110可被用来独立于温度将电流固定。 

如图1A所示，电流限制器110为二端（或二引脚）装置。因此，电流限制器110可为不具有接地端子的二端装置。电流限制器110具有输入端112并且电流限制器110具有输出端114。在一些具体实施中，端子可按照耦接至端子的装置进行描述。例如，如果电流限制器110用来保护电机，那么电流限制器110的输出端（其朝向电机）可称为电机端子，而电流限制器110的输入端（其朝向电源）可称为电源端。 

在一些具体实施中，电流限制器110可为形成于硅衬底（其可包括一个或多个外延层）中的装置。在一些具体实施中，电流限制器110可被配置为在无控制器集成电路或支持电路的情况下工作。换句话讲，电流限制 器110可为形成于硅衬底中的独立的分立装置（如，二端装置）。在一些具体实施中，电流限制器110可为具有图1B和图1C中所示行为的非硅基装置。在一些具体实施中，电流限制器110可包括提供图1B和1C所示行为的元件的组合。 

电流限制器110可具有各种特性和技术要求。例如，电流限制器110可具有大于100V（如，200V、350V、500V）的电压限制能力。在一些具体实施中，电流限制器110可具有小于100V（如，25V、50V、75V）的电压限制能力。在一些具体实施中，电流限制器110可具有小于1欧姆(Ω)（如，500mΩ、200mΩ、1mΩ）的串联工作电阻。在一些具体实施中，电流限制器110可具有大于1Ω（如，2Ω、50Ω、100Ω）的串联工作电阻。在一些具体实施中，电流限制器110可具有大于20Ω（如，30Ω、50Ω、100Ω）的浪涌响应电阻。在一些具体实施中，电流限制器110可被配置为在超过100V的电压下限制到若干安培（如，在300V下限制到1A，在220V下限制到5A，在100V下限制到3A）。在一些具体实施中，响应时间(如，对电流浪涌的响应时间、对从导通状态变化至电流限制状态的响应时间）可小于1微秒（如，1ns，小于10ns）。在一些具体实施中，电流限制器110可被封装成便于表面安装或封装成具有引线。 

在一些具体实施中，电源120可为任何类型的电源，例如直流(DC)电源、交流(AC)电源和/或诸如此类。在一些实施例中，电源120可包括这样的电源，其可以是任何类型的电源，例如，直流(DC)电源，如电池、燃料电池和/或诸如此类。 

电流限制器110可具有相对较快的响应时间。例如，电流限制器110可具有小于100ns的响应时间。响应时间可为从非电流限制状态变化至电流限制状态的时间。因为电流限制器110可具有相对较快的响应时间，电流限制器110可用于各种应用中。以下描述使用电流限制器110的应用中的至少一些。下文描述的应用总体上为图1A所示的配置的变型。另外，结合各种应用描述的优点可适用于其他应用。例如，结合（例如）图2至10描述的优点可适用于结合（例如）图11至18B所述的具体实施。 

图2为示出了在系统200（可称为电机系统）的电机保护电路290中使用的电流限制器210的示图。电机保护电路290包括电容器205、电流限制器210、耦接至控制电路220的开关225（如，电源开关）和熔断器230。电机保护电路290被配置为将电力从电源240输送至电机250。如图2所示，电容器205并联耦接于电机250，并且电流限制器210串联耦接在开关225与电机250之间。开关225串联耦接在熔断器230与电流限制器210之间。在一些具体实施中，不同类型的负载而非电机250可包括于系统200中。在一些具体实施中，开关225和控制电路220可统称为电流限制电路。 

在一些具体实施中，开关225可为用来停止或开始从电源240流至电机250的电流的机械或电气装置。虽然图中显示为MOSFET装置，但开关225可为不同的开关装置或可包括MOSFET装置。在一些具体实施中，控制电路220可为集成电路控制器，其用来控制开关225，并且在一些具体实施中，管理从电源240输送至电机250的电流。在一些具体实施中，开关225可结合传感电阻器（未示出）或其他类型的电流传感装置（未示出）一起使用。结合（例如）图4描述与传感电阻器共用的开关的例子。 

在一些具体实施中，电机保护电路290中所包括的组件的配置可以是变化的或可按不同安排或次序设置。例如，可相反地设置开关225与熔断器230。在一些具体实施中，熔断器230可设置在图2所示电源240的不同侧（如，电源240的输入侧242而非电源240的输出侧241）。 

电流限制器210可用于防止或限制可使电机250损坏的相对较高的电流。伴随在系统200打开或启动（如，打开电源240以运行电机250）过程中、电机250的失速状态过程中、当电机250可能处于接近失速的状态时电机250的高扭矩运行过程中、在开关225的触点抖动的情况下和/或诸如此类的电流启动可产生高电流。通过限制相对较高（且频繁的）电流（如，电流电平）到达电机250，电流限制器210可防止（或基本防止）损坏，例如电机250中所包括的永久磁体的去磁。在一些具体实施中，相对较高 的电流也可损坏或熔化机械式开关（如，开关225），使熔断器（如，熔断器230）疲劳和/或诸如此类。 

在通常的电机系统中，使用串联电阻和/或相对较大磁体尺寸以防止（或降低）电机应相对较大的电流或电流电平而发生的损坏。然而，串联电阻的使用可导致低效（这对于例如电池供能的装置可能是有问题的）并且可导致电机系统（例如系统200）的附加成本。电机内相对较大磁体的使用可增加电机的重量和/或可导致增大对其他组件例如电机中所包括的电机轴承的磨损。电流限制器210由于其电流限制能力可消除（或降低）对（例如）使用限制电流到达电机250的串联电阻的需求。此外，电机中包括的磁体的规格（如，特斯拉(T)值、体积尺寸）可通过实现电流限制器210的电流限制能力而减小。 

在一些具体实施中，可使用电流限制器210来代替例如负温度系数(NTC)装置（未示出）（或串联电阻（未示出））。可使用电流限制器210来代替NTC装置以便例如降低峰值电流，降低工作能耗并改善浪涌电流限制和电源循环事件。虽然本文是在图2的背景下讨论，这些原理可适用于本文描述的任何具体实施。 

如在图2中所示，电机保护电路290包括电流限制器210且不包括NTC装置。如上面所提到的，电流限制器210作为基于电场的装置，可比基于热的（如，热电的）装置例如NTC装置明显更快地限制电流。此外，与NTC装置相比，电流限制器210可以始终一致地（或相对恒定地）限制电流。NTC装置在较冷时具有相对较高的电阻（如，8欧姆）并且在较热时具有相对较低的电阻。因此，当电机保护电路（如，电机保护电路290）和电机（电机250）在启动过程中相对较冷时，NTC装置可应对浪涌电流。然而，电机保护电路在电机运行过程中升温，NTC装置的电阻可能降低，从而降低了NTC装置限制电流的能力。因此，NTC装置在较热时可能不限制电流并且不能在运行过程中提供例如浪涌保护和/或不能限制快速电源循环事件中的浪涌电流（如，NTC装置可能不会在相对较短时间段内充分冷却以应对快速循环浪涌电流）。在一些具体实施中，NTC装置可具有 大约5倍的相对较小电阻变化，而电流限制器110可具有大约10倍或更大（如，50倍、100倍）的电阻变化。另外，当平均电流下降时，NTC装置的电阻增加，这可对低电流能耗造成不利影响。这与电流限制器210的行为形成鲜明对比。此外，NTC装置必须消耗电能以便为持续操作保持低电阻状态，并且NTC装置可升温至相对较高温度（如，250℃），从而造成过度的全系统发热。在一些具体实施中，电流限制器110可被配置为具有小于10倍（如，2倍、5倍）的电阻变化。 

相比之下，电流限制器210可被配置为在系统200的启动过程中及在系统200的运行过程中或甚至在系统200相对较热之后限制电流。在一些具体实施中，电流限制器210的饱和电流可随温度升高而下降。因此，电流限制器210的电流限制能力可随温度升高而增强。图3A和3B示出了该类型的工作。通过这样做，在相对较高温度下或响应于温度升高，电流限制器210可提供对浪涌和/或关开机循环的改善的保护。 

图3A示出了在两种不同温度下响应于输出端与输入端之间的电压差（在x轴上）而流过电流限制器210的电流（y轴上）。具体地讲，曲线30示出了在第一温度T1下的电流限制器210的工作，而曲线32示出了在大于第一温度T1的第二温度T2下的电流限制器210的工作。如图3A所示，电流限制器210具有饱和电流D1（在大约电压E1下），随着温度从第一温度升高至第二温度，饱和电流D1降至饱和电流D2（在大约电压差E2下）。 

相似地，图3B示出了在两种不同温度下电流限制器210（在y轴上）的电阻与流过电流限制器210的电流的关系。如图3B所示，电流限制器210的电阻可相对较小（如，大约0.1欧姆(Ω)，小于5Ω）直到电流限制器110大致达到图1B所示的饱和点B1。如图3B所示，随着温度从第一温度T1升高至第二温度T2，电流限制器210的电阻曲线从曲线36移至曲线34。 

如通过图3A和3B所示，随着温度升高（如，安装了电流限制器210的系统的温度升高），电流限制器210可更有效地限制电流。这与NTC装 置形成鲜明对比，随着温度升高（如，安装了NTC装置的系统的温度升高），NTC装置限制电流（如，浪涌电流）的能力减弱。 

因为电流限制器210为电场装置，电流限制器210可用来限制具有相对较快的涌入电流循环的电流，而诸如NTC装置之类的热触发式装置则不能够限制具有相对较快的涌入电流循环的电流。如上文所提及的，电流限制器210的响应时间可相对较快，这可有利于具有相对较快的涌入电流循环的电流限制。电流限制器210可被配置为响应于温度变化而以比基于热的装置可限制电流的速度明显更快的速度限制电流，因为响应时间受到电流限制器210的热质量限制，并通过热传导和/或热对流而增加。 

图4为示出了在系统400（也可称为电机系统）的另一个电机保护电路490中使用的电流限制器410的示图。电机保护电路490包括电容器405、电流限制器410、耦接至控制电路420的开关425（如，电源开关）和熔断器430。在该具体实施中，电容器407（也可称为Xcap）、金属氧化物压敏电阻(MOV)装置435，和电阻器445（也可称为泄放电阻器）并联耦接。系统400还包括串联耦接在电流限制器410与电机450之间的正温度系数(PTC)装置415（如，聚合物PTC装置、陶瓷PTC装置）。电机保护电路490被配置为将电力从电源440输送至电机450。如图4所示，电容器405并联耦接于电机450。开关425从电源440的输出串联耦接。熔断器430耦接在电源440的输入侧442。 

在一些具体实施中，不同类型的负载而非电机450可被包括在系统400中。在一些具体实施中，PTC装置415、MOV装置435、电阻器445和/或诸如此类可任选地包括在或不包括在系统400中。虽然未示出，但GDT装置可替代MOV装置435和/或可结合MOV装置435一起使用。在一些具体实施中，任何图中的任何MOV装置被替换为GDT装置和/或可结合MOV装置一起使用。 

在一些具体实施中，开关425可为机械式或电气装置，其被配置为停止（或限制）或启动从电源440至电机450的电流。如图4所示，传感电阻器427与开关425（并与电流限制器410）串联耦接。在该具体实施中， 控制电路420可为集成电路控制器，其被配置为基于使用传感电阻器427计算的电流对开关425进行控制。具体地讲，可使用传感电阻器427两端的电压降和传感电阻器427的已知电压（在传感电阻器427的给定温度下）计算流过传感电阻器427和与传感电阻器427串联耦接的其他装置（如，开关425、电流限制器410）的电流。基于使用传感电阻器427收集的信息（如，电流、温度），控制电路420可被配置为使用开关425管理从电源440输送至电机450的电流。例如，如果传感电阻器427两端的电压超过阈值电压，控制电路420可用来关断开关425或将开关425控制成线性工作模式来控制电流。在该具体实施中，控制电路420、开关425和传感电阻器427可称为电流限制电路421。 

在一些具体实施中，电机保护电路490中所包括的组件的配置可以是变化的或可按不同安排或次序设置。例如，电流限制电路421的开关425的设置可处于沿着电源440的输出侧441的不同位置（如，介于电容器407与电阻器445之间、介于电源440的输出侧441与MOV装置435之间）。在一些具体实施中，熔断器430可设置在图4所示电源440的不同侧（如，电源440的输出侧441而非电源440的输入侧442）。 

从时机角度看，电流限制器410可具有电机保护电路490中的限制功能，其可与电流限制电路421的具体装置一起使用。电流限制器410可被配置为以比电流限制电路421的电流管理更快的速度限制电流，电流限制电路421可能比较慢起作用（如，典型响应时间为大约1至10微秒(μs)）。换句话讲，在一些具体实施中，电流限制器410可充当初级电流限制器（或快速响应的电流限制器），而电流限制电路421可充当次级电流限制器（或慢速响应的电流限制器）。 

例如，电流限制器410可被配置为在第一时间段过程中，响应于来自电源440的电流尖峰而限制流至电机450的电流。在电流限制器410被启动以限制流至电机450的电流之后，在第二时间段过程中，可投入（如，启动）电流限制电路421以限制流至电机450的电流。在一些具体实施中， 第一时间段与第二时间段可至少有些重叠。在一些具体实施中，第一时间段与第二时间段可互相独立。 

在一些具体实施中，电流限制电路421的启动可随电流限制器410之启动进行电流限制而触发来限制电流。在此类具体实施中，传感电阻器427可不包括于系统中。相反，控制电路420可被配置为在过电流检测中使用电流限制器410两端的电压并且可使用电流限制器410两端的电压来确定过电流的大小。因此，电流限制器410两端的电压可用作控制信号。在此类具体实施中，控制电路420可用来监测（如，检测）电流限制器410两端的电压。换句话讲，电流限制器410可与开关425一起使用。在一些具体实施中，控制电路420可使用电阻器427两端的电压结合（如，除此之外还）电流限制器410两端的电压对开关425进行控制。结合至少图5至6C示出和描述了包括电流限制器、控制电路和开关的组合的配置。图6A至6C为示出了图5中所示电路的工作。 

如在图5中所示，该图为图4所示电流限制电路421的变型，控制电路420具有耦接至电流限制器410的输入端和输出端中每一个的一根或多根线。因此，电流限制器410可视为电流限制电路421的一部分。控制电路420还耦接至开关425的门极。开关425串联耦接至电流限制器410。 

控制电路420被配置为监测（如，检测）电流限制器410两端的电压。控制电路420被配置为基于电流限制器两端的电压410对开关425进行控制。电流限制器410两端的电压降或电压升可被控制电路420用作接通或断开开关425的信号。在一些具体实施中，电流限制器410两端的电压降或电压升可以相对于阈值电压而言。结合图6A至6C示出了一种这样的情况。 

作为具体例子，响应于超过一个或多个阈值电压的电流限制器410两端的电压，控制电路420可被配置为断开（或开路成高阻状态）开关425。换句话讲，控制电路420可使开关425的状态从导通状态变化为非导通状态（如，断开状态）或电阻性状态（如，线性操作区域）。在一些具体实 施中，阈值电压可定义为大约为表示电流限制器410（例如）变成电流限制状态时的电压。 

图6A为示出了图5所示电流限制器410的电流与电压差之间关系的曲线图。如图6A所示，在电压VD1（其可称为饱和电压）附近，电流限制器410变化至电流限制状态。该曲线图类似于图1B所示的曲线图。如图6A所示，控制电路420可以容易地基于电压差来检测电流限制器410的状态。 

图6B为示出了图5所示电流限制器410的功率（单位：瓦特(W)）与电压差之间关系的曲线图。如图6B所示，阈值功率PW被电流限制器410消耗。图6B中所示的功率对应于图6A中所示的电流与电压差的关系曲线。如在图6B中所示，电流限制器410所消耗的功率可相对较易计算，因为电流限制器410在相对恒定的电流处饱和（如图6A所示）。因此，所消耗的功率可计算为电压差乘以饱和电流（或电流极限）（如，大致为饱和电流或电流极限）。相比之下，线性区域（图1B中的区域12）中的功率使用I²R或V²/R计算（如，估计）。在该具体实施中，电流限制器410可被配置为在电流限制器410限制电流时耗散大部分热量，而开关425可耗散非常少的热量。 

图6C示出了如图5所示控制电路420所控制的开关425的状态。图6C中所示简图的x轴表示递增的时间，y轴表示开关425的状态。如图6C所示，当电流限制器410在电压差VD2处以大约阈值功率PW消耗功率时，开关425从接通状态（导通状态）变化至断开状态（非导通状态）。响应于该变化，可降低流过电流限制器410的电流（和电流限制器410所消耗的功率）。 

在一些具体实施中，可使用功率和时间的组合（基于包括功率和时间的组合的阈值）来触发开关425从接通状态变化至断开状态。例如，如果功率相对较低（如与电压降关联），可增加在触发开关425切断（或终止）流至电流限制器410的电流之前（以电流限制模式）工作的持续时间。又如，如果功率相对较高，可减少在触发开关425切断流至电流限制器410 的电流之前工作的持续时间。因此，控制电路420（也可称为控制器）可被配置为基于电流限制器410两端电压的差值大小来计算电流限制器410的电流限制模式的持续时间。具体地讲，所计算的持续时间可用于基于预定的阈值持续时间（也可基于功率电平）来触发开关425的切换。在一些具体实施中，不可使用功率和时间的组合来触发开关425，直到初始阈值功率电平（如，预定或指定的初始阈值功率电平）被电流限制器410被消耗之后（如，不可被电流限制器410无限期维持的功率电平）。 

在一些具体实施中，流过电流限制器410的电流和电流限制器410两端的电压可通过控制电路420测量。控制电路420可用该电压下的该电流来估计电流限制器410的结点温度。通过使用该估计的结点温度，控制电路420可用来确定触发开关425切断（或终止）流至电流限制器410的电流的时间（或时间段）。 

如图6A至6C所示，图5中所示的电路配置可被配置为使得可限制或停止电流限制器410消耗功率。在此类具体实施中，开关425可用于保护电流限制器410和/或其他下游组件（它们可串联耦接或并联耦接）。控制电路420被配置为响应于电流限制器410达到电压VD2（对应于阈值功率PW）附近的电压而改变开关425的状态。因此，电流限制器410两端的电压降大小可为电流限制器410所消耗的功率大小的指示，并且可用作开关425状态的触发器。 

在一些具体实施中，开关425可被配置为在第一状态保持一段时间后才变化至第二状态。例如，控制电路420可被配置为响应于电流限制器410达到（或超过）电压VD2附近的电压而使开关425的状态变化至断开状态。控制电路420可被配置为使开关425的状态保持在断开状态一段时间（也可称为保持时间）之后才使开关425的状态变化至接通状态。即使电流限制器410两端的电压降到电压VD2以下，开关425可保持在断开状态。可实施该保持以避免处于或接近阈值电压差时状态之间的快速切换。该类型的行为可称为滞后。 

虽然在图6C中示出为二元状态（断开状态或接通状态），在一些具体实施中，开关425可变化至一种非二元状态或可变化至多种状态之一。在一些具体实施中，开关425可变化至部分接通状态或部分断开状态（如，电阻性状态）。换句话讲，开关425可变化至电流限制模式，变化至高电阻模式，变化至在线性区域中工作（如果开关425为例如MOSFET装置）和/或诸如此类。 

在一些具体实施中，阈值电压（控制电路420被配置为在该阈值电压处改变开关425的状态）可不同于（如，高于、低于）图6A至6C所示的电压。在一些具体实施中，阈值电压可取决于图5中所示的电路和/或系统400（图4中所示）中的一个或多个部分的温度（如，基于该温度而变化）。 

重新参照图4或图5，开关425的状态的改变可为基于时间的或基于时间段的。例如，控制电路420可用来确定（如，检测）传感电阻器427两端和/或电流限制器410两端的电压已超过阈值电压（或降至阈值电压以下）。控制电路420可被配置为在该确定之后经过一时间段后触发开关425的状态的改变。换句话讲，控制电路420可被配置为在该确定之后等待一段时间，直到触发开关425的状态的改变。 

作为具体例子，图5中的控制电路420可用来确定（如，检测）电流限制器410两端的电压已超过第一阈值电压。控制电路420可被配置为在经过第一时间段后触发开关425的状态从接通状态变化至断开状态。响应于控制电路420确定电流限制器410两端的电压已降至第一阈值电压或第二阈值电压之下，控制电路420可被配置为在经过第一时间段或第二时间段后，触发开关425的状态从断开状态变化至接通状态。 

在一些具体实施中，电流限制器410可用于不具有电流限制电路421的系统400（或电机保护电路490）。换句话讲，电流限制电路421可任选地不包括于系统400（或电机保护电路490）中。例如，电流限制电路421可不包括于系统400中，特别是在电流限制电路421用于浪涌电流控制的情况下。电流限制器410可替代地用于浪涌电流控制。在不具有电流限制 电路421的此类系统中，可省去电流限制电路421和诸如开关425等元件的费用。另外，可省去可能需要专门的工作电压且不允许暴露于例如线电压的控制电路420。 

在一些具体实施中，电流限制器410和电流限制电路421结合使用（或作为电流限制电路421的一部分）可优于单独使用电流限制电路421而不使用电流限制器410。电流限制器410可用于提升电机保护电路490的总响应时间，因为电流限制电路421的响应时间可能比较慢（如，大约1μs至10μs）。因此，当不具有电流限制器410时，在电流限制电路421响应（如，限制电流）之前，电流可随冲击浪涌而流入电机450（如，直通或穿通）。使用较为快速作用的电流限制器410时，可消除冲击浪涌、直通或穿通和/或诸如此类。 

此外，当使用电流限制器410时，可降低系统400的复杂性和费用。例如，因为电流限制器410可充当初级限制器，可降低开关425的规格和额定值（如，额定电压、额定电流）。这可以实现，因为电流限制器410饱和并限制将传导通过开关425的最大电流。换句话讲，即使使用了425（和电流限制电路421），也可降低开关425的规格和额定值，这是由于较低电流切换和di/dt要求。此外，可降低开关425的额定电压，由于用电流限制器410限制了电流，串联电感不会作为反电动势(EMF)的大部分而产生（或会降低）。这可导致更低的切换损耗和/或更小的封装尺寸，这在无电流限制器410时不可实现。 

又如，当不具有电流限制器410时，可能需要电流限制电路421准确地控制流过开关425的电流，方法是使用传感电阻器427计算流至电机450的电流。这可能需要相对复杂的反馈算法，该反馈算法要考虑例如传感电阻器427、开关425和控制电路420的温度依赖。该算法可能还要求将开关425（如果为场效应晶体管装置）的状态控制在（例如）线性区域。可使用电流限制器410降低该控制算法的复杂性，该电流限制器可快速地（如，即时地）将电流限制到饱和电流（如，已知的饱和电流）。 

当使用开关425（在无电流限制器的情况下）时，热量在开关425限制电流时被开关425耗散。相比之下，电流限制器410可被配置为在电流限制器410限制电流时耗散大部分热量，而开关425可耗散相对少的热量。 

又如，由于电流限制器410可充当初级限制器，因此可降低电机450中所包括磁体的规格。这可以实现，因为电流限制器410饱和并限制在电机450中可能被接收的最大电流。 

在一些具体实施中，可使用以下方法选择电机450的磁体：(1)可以选择电机450的最大扭矩；(2)可以选择将提供该最大扭矩的设计和电流点；(3)可以配置将提供（或限于）该电流以获得最大扭矩的电流限制器410；(4)可以选择用于匹配电流限制器410的电流输出特性的电机450的磁体和电机450的绕组特性。 

在图4（和图5）所示的该具体实施中，可在系统400（或电机保护电路490）中使用（如，可任选地使用）PTC装置415以进行（例如）短路保护。对应于故障状态（例如，大电流），PTC装置415会（如，通过热传导或对流机制）被加热，这导致电阻增加，从而保护电机450。 

电流限制器410可被配置为以比PTC装置415执行的电流限制更快的速度限制电流，PTC装置415可能比较慢起作用（作为热作用装置）。换句话讲，在一些具体实施中，电流限制器410可充当初级电流限制器（或快速响应的电流限制器），而PTC装置415可充当次级电流限制器（或慢速响应的电流限制器）。在一些具体实施中，电流限制器410可被配置为将电流限制到电流限制器410的饱和电流，并且PTC装置415在开始工作之后可关断（例如，终止、阻止）流至电机450的电流。电流限制器410可充当相对于电流限制电路421和/或PTC装置415的初级电流限制器。 

例如，PTC装置415可被配置为具有比电流限制器410的跳闸电流低的跳闸电流（如，阈值或触发电流）。在浪涌事件中，比较快的电流限制器410可以快速地（如，即时地）将电流限制到高于PTC装置415的跳闸电流的电流。然而，这种电流可最终导致PTC装置415跳闸和闭锁，从而关闭电路并保护比较快的电流限制器410。PTC装置415可被选择为 使得PTC装置415在电流限制器410失效之前开始限制电流。就PTC装置415而言，如果限定和限制了最大电流，则该具体实施也许能够使PTC装置安全地工作于较高电压（如，可提高PTC装置415的电压额定值）。这样，两种装置的功能均可被利用。 

又如，PTC装置415可具有比电流限制器410高的跳闸电流，但PTC装置415可热耦合于电流限制器410。正如在前面的例子中，在浪涌事件之前，比较快的电流限制器410可被配置为快速地（如，即时地）将电流限制到电流限制器410的设计限值（如，饱和电流）。此时，电流限制器410会产生热量。该热量可用来加热PTC装置415，并导致PTC装置415启动以限制电流，从而保护电流限制器410。该具体实施还可被配置为使得电流限制器410所耗散的功率量能够与输入电压成线性的（例如，较为线性的）关系。因此，可以仅基于组件和预期的系统电压来调整系统响应时间。 

在一些具体实施中，PTC装置415可任选地包括在（或不包括在）系统400（或电机保护电路490）中。在不包括PTC装置415的具体实施中，电流限制器410可以代行由PTC装置415提供的浪涌保护（或短路保护）功能。 

重新参见图4，由于电流限制器410可快速地（如，即时地）限制电流，因此可减小熔断器430的规格（如，电流额定值）和保持电流。在一些具体实施中，电流限制器410可降低熔断器430的循环疲劳，熔断器的循环疲劳可随（例如）涌入电流而产生。 

如上面结合图2所描述，在一些具体实施中，电流限制器410可用于取代例如NTC装置（未示出）或串联限流电阻（未示出）。由于未在系统400中使用NTC装置和/或串联电阻，因此系统400的总体效率可得以改善（因为能量不会通过这些装置中的任一者耗散）。 

系统400中电流限制器410的使用可导致MOV装置435实际尺寸的减小。具体地讲，电流限制器410两端的电压建立（当处于电流限制状态时）可使MOV装置435两端的电压建立更高以通过MOV装置435触发 分流操作（如，电流分流）以保护电机450，从而减小MOV装置435的规格。可减小MOV装置435（其通常为可相对漏电的，因而在系统400中相对低效）的实际尺寸，从而有助于使系统400（和电机保护电路490）的总体效率更高。例如，具有较小实际尺寸的MOV装置435能够具有较陡的I-V曲线。因此，如果下游组件（如，电容器）具有临界Vfail（失效电压），则该下游组件将由于有该较小的MOV装置435而更快地失效。然而，如果结合电流限制器410一起使用，则在电流限制器410两端建立的电压可有利于在相对小的MOV装置435两端产生更高的钳位电压，而不导致电容器在Vfail处失效。 

在一些具体实施中，MOV装置435可结合相对小的气体放电管（GDT装置）或GDT装置和电阻器一起使用，或可被其替代。与MOV装置435类似，电流限制器410两端的电压建立（处于电流限制状态时）可触发GDT装置的分流操作（如，电流的分流）。在一些具体实施中，GDT装置在被启动而分流电流之前可能需要数百伏（如，500V、800V、1000V）电压。然而，通常具有相对低电阻的电流限制器可在浪涌事件中即时产生数百伏的电压降，从而提供足够的电压以触发上游GDT装置。 

在一些具体实施中，电流限制器410的使用可导致系统400所包括的其他元件的规格减小。例如，使用可快速响应瞬变的电流限制器410可导致电容器407的规格和/或应力的减小，从而导致更高的电阻和更小的电阻器445。电容器407的规格和/或应力的减小可使得电容器407的寿命得以增加。在一些具体实施中，可实施另一个电流限制器（未示出）与电容器405串联。该另一个电流限制器可减小（例如）涌入电流，可有助于保护熔断器430，触发MOV装置435和/或有助于保护电容器405。 

图7为示出了耦接于PTC装置715的电流限制器710的框图。电流限制器710可在上述（例如图4）或下述的一个或多个具体实施中与PTC装置715一起使用。如上所述，在一些具体实施中，电流限制器710可被配置为将电流限制到电流限制器710的饱和电流，并且PTC装置715（在开始工作后）可以最终关断（例如，终止、阻止）流至负载的电流。在一 些具体实施中，PTC装置715可在例如电机（例如图4中示出的电机450）失速的情况下最终关断电流。在一些具体实施中，PTC装置715和电流限制器710可被集成到单个封装中。 

在该具体实施中，由于电流限制器710耦接于PTC装置715，因此来自电流限制器710的热量可被转移到PTC装置715，如图7中的箭头所示。因此，PTC装置715可以接收来自电流限制器710的热，使得PTC装置715可以被启动。具体地讲，电流限制器710可用来限制流至负载的电流。对应于限制电流向负载流动，电流限制器710可将热转移至PTC装置715。根据转移至PTC装置715的热量，PTC装置可以关断流至负载的电流。在该具体实施中，与无热量从电流限制器710转移至PTC装置715情况相比，PTC装置715可根据来自电流限制器710的热量而更快地被启动。 

在一些具体实施中，电流限制器710可与PTC装置715共同封装。在此类具体实施中，电流限制器710和/或PTC装置715可以容纳在模制件和/或隔热材料内。在一些具体实施中，PTC装置715可充当电流限制器710的散热器。 

图8A至8D为示出了图7中所示装置的工作的曲线图。图8A为示出了PTC装置715的电阻与温度关系的曲线图。如图8A所示，PTC装置715的电阻在大约TT的阈值温度之前相对恒定。在温度TT附近，PTC装置715的电阻急剧增大。 

图8B为示出了电流限制器710和PTC装置715的温度与时间的关系的曲线图。具体地讲，曲线81示出了电流限制器710的温度与时间的关系，曲线82示出了PTC装置715的温度与时间的关系。如图8B所示，当来自电流限制器710的热转移到PTC装置715时，PTC装置715的温度滞后于电流限制器710的温度。 

在该具体实施中，如图8C所示，在时间T0附近，电流限制器710从导通状态变化至电流限制状态。因此，时间T0对应于图8B所示电流限制器710的温度逐渐增加时的起点。 

如在图8B中所示，PTC装置715的温度在时间T1附近开始升高。由于电流限制器710限制电流并消散热量，所述温度升高可至少部分地由热从电流限制器710转移至PTC装置715引起。如图8B所示，PTC装置715的温度在时间T3附近超过阈值温度TT。因此，在时间T3附近，PTC装置715从导通状态变化至电流限制状态，如图8D所示。 

图9为示出了联接于电机950的电流限制器910和PTC装置915的框图。950仅以举例方式示出。在一些具体实施中，电流限制器910和PTC装置915可以耦接至不同类型的负载。在一些具体实施中，电流限制器910和/或PTC装置915可以被包括在电机950的外壳（未示出）内。在一些具体实施中，电流限制器910和/或PTC装置915可以耦接至电机950的外壳（未示出）的外侧部分或表面（例如外表面）。 

在一些具体实施中，由于电流限制器910是单一的二端装置，因此可将电流限制器910直接耦接于电机950的外壳上或外壳内。在一些具体实施中，电流限制器910可具有上部电接点（也可称为上接点）和下部电接点（也可称为下接点）。因此，可使用上接点和下接点通过例如线夹、单根导线等将电流限制器910直接安装在电机950的外壳内。这可与不能用线夹或单根导线安装的多引脚配置形成对比。 

如在图9中所示，电流限制器910耦接至PTC装置915，电流限制器910和PTC装置915中的每一个均耦接至电机950。在一些具体实施中，电流限制器910可以耦接至电机950而不具有PTC装置915。在一些具体实施中，电流限制器910可以耦接在PTC装置915和电机950之间。因此，电流限制器910可以隔离PTC装置915使其免受由电机950产生的热的影响。可以改变（例如调换）电流限制器910相对于PTC装置915的顺序（或位置）。 

图10A和10B为示出了若干不同电流限制器的工作的曲线图。图10A为示出了三个电流限制器CL1至CL3的电流限值（单位为安培）与电压降（例如，输入电压减输出电压，电流限制器两端电压）的关系的曲线图。 图10B为示出了三个同样的电流限制器CL1至CL3的电阻（例如，有效电阻，单位为欧姆）与电压降的关系的曲线图。 

在图10B中所示的电压降与在图10A中所示的电压降相同（或相对应）。图10A和10B所示的电压降可为大约25V（或更高或更低）。可使用响应于传输线路脉冲(TLP)（例如100ns TLP）的测量值来形成图10A和10B示出的曲线。 

如在图10A中所示，每一个电流限制器的电流限值均随电压降的升高而升高。具有最高电流限值的电流限制器CL1的电流限值随电压降变化最大。在一些具体实施中，电流限值可介于约几安培或更小（例如，500mA、1A、3A）与几十安培（例如，20A、30A、50A）之间。在一些具体实施中，电流限制器CL1至CL3中的一个或多个的电流限值可随几十伏电压降的变化从百分之几（或更少）变化至约30%。在一些具体实施中，电流限制器CL1至CL3中的一个或多个的电流限值可随几十伏电压降的变化而变化超过30%。 

如图10B所示，具有最高电流限值的电流限制器CL1的电阻相对于电压降为最低。在一些具体实施中，电流限制器的低电压电阻可介于几欧姆或更小（例如1mΩ、1Ω）与几欧姆（例如，5Ω、8Ω）之间。 

图11为包括初级侧P1和次级侧P2的交流(AC)系统1100的框图。可为电源电路的系统1100包括负载1195。在一些具体实施中，负载1195可被包括在电源电路中，并且负载1195可为电源电路的一部分。在一些具体实施中，负载1195可为集成电路、电机等。在一些具体实施中，初级侧P1可为系统1100的高电压侧，负载1195可包括在次级侧P2中，而次级侧P2可为系统1100的低电压侧。初级侧P1和次级侧P2可被例如变压器所分隔。初级侧P1包括初级侧电路1150，次级侧P2包括次级侧电路1160。 

如在图11中所示，电流限制器1110被包括在系统1100的初级侧P1的初级侧电路1150中。因此，电流限制器1110（其为基于电场的电流限制器）可被包括在电源电路的初级侧P1上。 

作为电场装置的电流限制器1110可用来限制具有比较快的涌入电流循环的电流，而诸如NTC装置之类的热触发式装置则不能限制具有比较快的涌入电流循环的电流。在一些具体实施中，响应时间(如，对电流浪涌的响应时间）可小于1微秒（如，1ns，小于10ns）。在一些具体实施中，系统1100的初级侧P1上的电流限制器1110可用来限制涌入电流（在启动过程中）和运行中的浪涌电流。在一些具体实施中，电流限制器1110可被配置为将涌入电流和运行中的浪涌电流两者限制到几乎同等程度。这与例如NTC装置相反，NTC装置一旦运行就具有比较高的工作温度，因此其具有用于阻止浪涌电流的更小电阻。电流限制器1110阻止浪涌电流的能力不受比较高的工作温度的影响。另外，电源1140包括在电路的初级侧P1中。在一些具体实施中，与比较高的钳位电阻相比，电流限制器1110可具有的比较低的工作电阻。 

作为具体的例子，在265V交流(AC)电源系统中，电流限制器1110可具有大于300V（如，400V、1000V）的电压限制能力。电流限制器1110可具有小于1欧姆(Ω)（如，500mΩ、200mΩ）的串联工作电阻。在一些具体实施中，电流限制器1110可具有大于20Ω（如，30Ω、50Ω、100Ω）的浪涌响应电阻。电流限制器1110可被配置为在超过100V的电压下限制到若干安培（如，在300V下限制到1A、在220V下限制到5A、在100V下限制到3A）。响应时间(如，对电流浪涌的响应时间、对从导通状态变化至电流限制状态的响应时间）可小于10ns（如，0.5ns、1ns、5ns）。 

图12为示出了电源电路1200的示图。在图12中所示的电源电路1200可为在图11中所示的系统1100的变型。初级侧P1包括并联耦接的电容器1205、电容器1207（也可称为Xcap）、金属氧化物压敏电阻(MOV)装置1235和电阻器1245（也可称为泄放电阻器）。电源电路1200被配置为从电源1240向负载（未示出）供电。如在图12中所示，电容器1205与初级侧电路部分1265并联耦接。熔断器1230耦接在电源1240的输入侧1242上。 

在该具体实施中，电流限制器1210被包括在电源电路1200的初级侧P1中，并且位于电桥电路1255（也可称为桥式整流器或桥式整流电路）和共模电感(CMC)1275（如，共模扼流线圈）的下游。电桥电路1255包括若干二极管。电流限制器1210在电源电路1200的初级侧P1以电方式设置在电桥电路1255与电容器1205之间。 

图13为图12所示的电源电路1200的变型。在该具体实施中，电流限制器1210包括在电源电路1200的初级侧P1中，并且位于电桥电路1255和共模电感1275的下游。电流限制器1210在电源电路1200的初级侧P1以电方式设置在电源1240与诸如电桥电路1255和电容器1205之类的其他元件之间。电流限制器1210也在电源电路1200的初级侧P1以电方式设置在电源1240与诸如MOV装置1235、电容器1207和电阻器1245之类的其他元件之间。 

图14为图12所示的电源电路1200的另一个变型。在该具体实施中，电流限制器1210包括在电源电路1200的初级侧P1中，并且位于电桥电路1255和共模电感1275的上游。电流限制器1210在电源电路1200的初级侧P1以电方式设置在GDT装置1237与电容器1207之间。 

可利用电流限制器1210两端的电压建立（处于电流限制状态时）来触发GDT装置1237（类似于在上文结合图4和5描述的装置）的分流操作（如，电流的分流）。在一些具体实施中，GDT装置1237在被启动而分流电流之前可能需要数百伏（如，500V、800V、1000V）电压。作为另外一种选择，可减小MOV装置（其通常为可相对漏电的，因而相对低效）的规格，从而有助于使电源电路1200的总体效率更高。结合（例如）图15A至16B更详细地描述与GDT装置（如图14所示并可包括在图11-13中）一起的电流限制器的工作。 

虽然未在图12至14中示出，但在一些具体实施中，电流限制器可以被包括在电源电路1200内的不同位置中。例如，电流限制器1210可被包括在电源1240的输入侧1242，而不是包括在电源1240的输出侧1241。 

虽然未在图12至14中示出，但在一些具体实施中，多个电流限制器可以包括在电源电路1200中。可将一对电流限制器串联耦接。第一电流限制器可与第二电流限制器并联耦接。例如，图14所示的电流限制器1210可为第一电流限制器，第二电流限制器可包括在电源1240的输入侧1242。第二电流限制器可包括在GDT装置1237与电容器1207之间。多个电流限制器可为相同的电流限制器，也可为不同的电流限制器（具有不同的电特性）。如果是AC系统，则可包括多个电流限制器以阻断AC电流在不同的方向流动。 

结合图11至14描述的在电路中添加的电流限制器可具有结合（例如）图1至10B所描述的电流限制器的多种或全部优点。例如，由于可借助电流限制器1210来减小熔断器的脉冲暴露，因此可减小熔断器1230（在图12至14中示出）的规格，从而减小涌入电流和/或浪涌电流。又如，可借助电流限制器1210来减小或消除电容器1207（在图12至14中示出）的规格和/或应力以减小涌入电流和/或浪涌电流。又如，受电流限制器1210限制的相对较低的浪涌电流可顾及更小的绕组和更小规格的共模电感1275。又如，受电流限制器1210限制的相对较低的浪涌电流可顾及更小、更低的I²T额定电桥电路1255。 

在一些具体实施中，结合图11至14所示和所描述的电流限制器可用于取代如在上文结合图2所描述的NTC装置（未示出）。在一些具体实施中，结合图11至14所示和所描述的电流限制器1210可与电流限制电路一起使用，例如在上文结合至少（例如）图4和5所描述的电流限制电路。 

上述的许多额外优点可适于图11至14的那些具体实施，例如熔断器的规格（如，电流额定值）、保持电流和/或循环疲劳可被减小。此外，电流限制器可用于取代例如NTC装置（未示出）或串联限流电阻（未示出）。在图12至14中所示配置中的电流限制器1210的使用可导致MOV装置1235和/或GDT装置1237的实际尺寸的减小。与规格相关的更多细节将结合（例如）图17A至18B进行讨论。 

例如，如果不使用电流限制器（例如结合图11至14所示和所描述的电流限制器），则电源电路1200会经受比较高的涌入电流和/或浪涌电流。因此，相对更高的电流可能会使熔断器1230、CMC1275、电桥电路1255、电容器1207、电容器1205、电阻器1245和/或诸如此类的装置损坏。可加大这些装置的规格以弥补此类潜在的问题。 

图15A为示出了如在图15B中所示的GDT装置15G和电容器15C（并联）的工作曲线图。图15A中的曲线55为电压与时间的关系图，其示出了工作期间电容器15C两端的电压。如图所示，时间T15处的浪涌事件导致电容器15C两端的电压从正常工作电压COP升至超出破坏电压。如图15A所示，GDT装置15G未被触发，因为GDT装置两端的电压未超出GDT装置15G的触发电压GDTT。另外，GDT装置15G的触发电压可具有时间和电压依赖性。如果被快速触发（如，1ns处的1000V触发电压），则GDT装置15G的触发电压可相对较高，如果被较缓慢地触发（如，10s处的600V触发电压），则其可较低。 

图16A为示出了GDT装置15G、电容器15C（并联）的工作的曲线图，其中如在图16B中所示，电流限制器1590被设置在GDT装置15G与电容器15C之间。电流限制器1590以电方式设置在GDT装置15G与电容器15C之间。在图16A中的曲线56为电压与时间的关系图，其示出了工作期间电容器15C两端的电压。如图所示，时间T15处的浪涌事件触发电容器15C两端的电压从正常工作电压COP升高。然而，在该实施例中，电流限制器1590开始阻断电流，并且电流限制器1590两端的电压升高至GDT装置15G的钳位电压，直到该GDT在GDT装置15G的触发电压GDTT处被触发。曲线57（用虚线表示）示出了GDT装置15G两端的电压。因此，与GDT装置15G并联的电容器15C两端的电压的上限为钳位电压GDTC。钳位电压GDTC可被配置为符合设计要求并且可被选择为高于或低于电容器的工作电压。 

如本文结合每个实施例所描述，MOV装置可被替换为GDT装置，和/或GDT装置可与MOV装置一起使用以实施结合图16A和16B所描述的工作。 

图17A为示出了不包括电流限制器的电路1500的组件的顶视图的示图。图17B为示出了安装在印刷电路板1590上的图17A所示电路1500的侧视图的示图。电路1500可与电源电路相关联。如在图17A和17B中所示，电路1500包括MOV装置1535、NTC装置1525、熔断器1505和电桥电路1515。电路1500的组件总共具有面积Y1（如覆盖区、外轮廓）和高度Z1以及体积Y1×Z1。为比较规格，在图18A和18B中示出了相同功率电源系统（如，30W系统、50W系统）的等效电路。 

图18A为示出了包括电流限制器1610的电路1600的组件的顶视图的示图。图18B为示出了安装在印刷电路板1690上的图18A所示电路1600的侧视图的示图。在该具体实施中，通过使用电流限制器1610去除了NTC装置1525。 

如在图18A和18B中所示，电路1500包括MOV装置1635、电流限制器1610、熔断器1605和电桥电路1615。与熔断器1505的规格相比，熔断器1605的规格减小。与MOV装置1635的规格相比，MOV装置1635的规格减小。与电桥电路1535的规格相比，电桥电路1615的规格减小。 

电路1600的组件总共具有面积Y2（如覆盖区、外轮廓）和高度Z2以及体积Y2×Z2。在此实例中，面积Y2比面积Y1小约3倍。此外，体积Y2×Z2比体积Y1×Z1小约10倍。在一些具体实施中，面积和/或体积的差异可与上述差异不同。例如，面积差异可以大于3倍（如5倍）或小于3倍（如2倍）。如另一实例，体积差异可以大于10倍或小于10倍（如5倍）。 

虽然并未示出，但电路1600（图18A和18B）的功耗可小于电路1500（图17A和17B）的功耗。例如，电路1600在约0.1A时的功耗比电路1500在约0.1A时的功耗小约3倍。如另一实例，电路1600在约0.3A时的功耗比电路1500在约0.3A时的功耗小约2倍。 

图19A为电流限制器1900的剖视图。在一些具体实施中，电流限制器1900可称为无结电流限制器。电流限制器1900可称为无结电流限制器，因为电流限制器不具有或不包括两种不同导电类型的材料的结，如包含P型导电性材料和N型导电性材料的PN结。图19B为沿图19A的线A1截取的剖视图。 

电流限制器1900被配置为在一个或多个不期望的电源状态下为负载（未示出）提供电源保护。在一些实施例中，不期望的电源状态（其可包括过电压状态和/或过电流状态），诸如电压尖峰（与电源噪音相关）和/或电流尖峰（由下游过电流事件（例如短路）导致），可能由电源（未示出）产生。例如，负载可能包括会被以不期望的方式被电源产生的电流和/或电压的比较快的增加损坏的电子组件（例如，传感器、晶体管、微处理器、专用集成电路(ASIC)、分立组件、电路板）。因此，电流限制器1900可被配置为检测并防止电流和/或电压的这些比较快的增加以至损坏负载和/或其他与负载相关的组件（例如电路板）。 

如在图19A中所示，电流限制器1900具有设置在（如，限定在）衬底1930（也可称为半导体衬底）中的沟槽1920。虽然并未标出，但沟槽1920具有侧壁（也可以称为侧壁面）和底部（也可以称为底面）。图19A所示的电流限制器1900可称为具有垂直沟槽构型。 

沟槽1920包括电极1940，该电极设置在沟槽中并通过电介质1960与衬底1930绝缘。在一些具体实施中，电极1940可称为栅电极。在一些具体实施中，电介质1960可为例如氧化物或其他类型的电介质（如，低介电常数电介质）。例如，电极1940可为包含诸如多晶硅之类的材料的导体。 

如在图19A中所示，电流限制器1900包括源极导体1910和漏极导体1950，该源极导体设置在衬底1930的第一侧X1（也可称为侧部X1）上，该漏极导体设置在与衬底1930的第一侧相对的衬底1930的第二侧X2（也可称为侧部X2）上。源极导体1910和/或漏极导体1950可包括诸如金属（如，多个金属层）、多晶硅和/或诸如此类的材料。与多种类型的半导体 装置相比，漏极导体1950可充当输入端，源极导体1910可充当输出端。因此，典型电流的方向可为从漏极导体1950至源极导体1910。 

源极导体1910、电介质1960的多个部分、衬底1930的一部分和漏极导体1950沿着线A1（沿方向B1）（也可称为垂直方向）堆叠。源极导体1910、电介质1960的部分、衬底1930的一部分和漏极导体1950可视为包括在垂直堆叠中。 

源极导体1910、衬底1930、漏极导体1950等中的每一个沿着与方向B1大致正交的方向B2（也可称为水平方向或横向方向）对准。方向B2沿着平面B4对准或与之平行，源极导体1910、衬底1930、漏极导体1950等也沿着平面B4对准。在图19A中，衬底1930的顶面1931和源极导体1910的底面1911沿着平面B4对准。在一些具体实施中，电流限制器1900接近源极导体1910的部分可视为顶部，或远离漏极导体1950的方向（基本上沿着方向B1）可视为朝上方向。在一些具体实施中，电流限制器1900接近漏极导体1950的部分可视为底部，或朝向漏极导体1950的方向（基本上沿着方向B1）可视为朝下方向。 

进入纸面的方向B3（示为圆点）沿着平面B4或与平面B4平行并且与方向B1和B2正交。在本文所述的具体实施中，竖直方向垂直于衬底1930沿其对准的平面（例如，平面B4）。为简明起见，在所有图中描述的具体实施的所有各个视图中均使用方向B1、B2和B3、以及平面B4。每个方向也可称为轴。 

沟槽1920具有沿着方向B1（或轴）的深度C1、沿着方向B3（也可称为纵轴）的长度C2（在图19B中示出），以及沿着方向B2（也可称为横轴）的宽度C3。沟槽1920的长宽比被定义为使得长度C2大于沟槽1920的宽度C3。另外，沟槽1920可被整体上视为沿着方向B1或可被视为具有沿着方向B1的深度。 

如上所述，电流限制器1900为无结装置。因此，衬底1930可具有沿着方向B1（如，沿着方向B1垂直取向）并且邻近沟槽1920的部分（位于沟槽1920的右侧或左侧（如，空间电荷区1932）），该部分具有沿着沟 槽1920的整个深度C1连续的导电型。换句话讲，衬底1930具有这样的部分，所述部分为沿着沟槽1920的整个深度C1的单一导电型。 

由于电流限制器1900不具有结，因此电流限制器1900的电流限制功能可随温度的变化而具有增加/减小的电流限制（如，饱和电流）和增加/减小的电阻（如，导通电阻、断开电阻），从而得到可更好地支持并联装置实现的热自平衡装置。这与有结装置形成了对比。 

在一些具体实施中，空间电荷区1932可称为区或衬底区。图19A中并未标出沟槽1920右侧的空间电荷区。 

电流限制器1900的特征成镜像关系。例如，图19A所示的电流限制器1900左侧的空间电荷区1932被成镜像于电流限制器1900的右侧。虽然未在图19A和19B中示出，但空间电荷区1932可以设置在（或可限定出）沟槽1920与电流限制器1900的另一个沟槽（未示出）之间的台面内。由于电流限制器1900为无结装置，因此空间电荷区1932（或台面）不包括体区（如，P型体区域）。另外，电流限制器1900可以排除可能包括（如，邻近沟槽）在例如垂直MOSFET装置中的源极区域。 

如在图19A和19B中所示，衬底1930具有在源极导体1910和漏极导体1950之间连续的单一导电型（如，N型导电性、P型导电性）。换句话讲，衬底1930可在源极导体1910和漏极导体1950之间具有连续的导电型。在一些具体实施中，衬底1930可具有连续的但沿着方向B1变化的单一导电型。例如，衬底1930可包括具有不同掺杂浓度但均为相同导电型的多个外延层。又如，衬底1930可具有沿着方向B1减小或沿着方向B1减小的掺杂浓度（如，梯度掺杂浓度）。 

如在图19A中所示，源极区域1990可包括在空间电荷区1932中。另一个源极区域1991包括在位于沟槽1920的与空间电荷区1932相对一侧的空间电荷区中。在一些具体实施中，源极区域1990可在衬底1930内延伸一深度至电极1940的顶面以下。 

换一种说法，空间电荷区1932可具有在源极导体1910和漏极导体1950之间连续的单一导电型。源极导体1910设置在衬底1930的X1侧，漏极导体1950设置在与衬底1930的X1侧相对的衬底1930的X2侧。衬底的该部分（其可包括空间电荷区1932）可具有在源极导体1910和漏极导体1950之间延伸的导电型（如，单一导电型）。 

在图19A和19B中所示的电流限制器1900被配置为默认“导通”装置（如，偏置导通装置或始终导通装置）。换句话讲，电流限制器1900被配置为处于不限制电流的导通状态，直到在源极导体1910和漏极导体1950之间施加电压差。具体地，可允许电流通过例如空间电荷区1932在源极导体1910和漏极导体1950之间流动。可对源极区域1990进行掺杂，使得源极导体1910和源极区域1990之间的接触具有电阻性。 

电流限制器1900被配置为响应于施加到漏极导体1950的电势（也可称为电压）与施加到源极导体1910的电势之间的正差值而从导通状态（如不具有电流限制的常导通状态（如，偏置导通）或常导通）变至阻电（如，非线性，非线性电阻区）或电流限制状态。作为具体的例子，电流限制器1900被配置为在施加到（或处于）漏极导体1950的电势比施加到（或处于）源极导体1910的电势大特定的量（如，阈值电压（如，量，数量））时，通过电流限制器1900限制电流。换句话讲，电流限制器1900在施加到（或处于）源极导体1910的电势充分不同于（如，充分小于）施加到（或处于）漏极导体1950的电势时处于电流限制状态。响应于电势的差值，在空间电荷区1932中形成电场（其可与一个或多个耗尽区相关联），并且该电场可以限制流过空间电荷区1932的电流。与电流限制器的工作相关的细节已在上文结合至少图1A至1C进行了描述。 

在一些具体实施中，电流限制器1900的空间电荷区电阻在非电流限制状态与电流限制状态之间可增加超过5倍（如，10倍、20倍）。在一些具体实施中，电流限制器1900的空间电荷区电阻在非电流限制状态与电流限制状态之间可变化超过十倍。例如，在处于非电流限制状态时，电流限制器1900的空间电荷区电阻可大约在小于1欧姆与数欧姆（如，0.5欧 姆、1欧姆、3欧姆）之间。在处于非电流限制状态时，电流限制器1900的空间电荷区电阻可称为基线空间电荷区电阻。在处于电流限制状态时，电流限制器1900的空间电荷区电阻可远大于数欧姆（如，50欧姆、100欧姆、200欧姆）。在一些具体实施中，在处于电流限制状态且在处于饱和区域中时，电流限制器1900的空间电荷区（或两端）的电阻可大于基线空间电荷区电阻的5倍。 

由于电流限制器1900的电场基于电压差，因此与其他类型的装置相比，电流限制器1900可相对较快地（例如，即时地）限制电流。电流限制器1900开始限制电流的速度可称为响应时间。在一些具体实施中，响应时间可小于1微秒（例如，1纳秒(ns)，小于10ns）。例如，电流限制器1900可被配置为与基于热的可响应于温度变化而限制电流的装置相比，显著更快地限制电流。 

另外，因为电流限制器1900被配置为在电压差下限制电流，在系统的温度已升高至例如相对较高的温度（该温度否则会使基于热的装置失效或不能工作）之后，电流限制器1900可继续响应于电压变化并限制电流。换句话讲，对应于温度变化电流限制器1900可具有基本恒定的功能。换一种说法，电流限制器1900的工作可独立于（或基本上独立于）温度变化。在一些具体实施中，电流限制器1900的饱和电流可以随温度变化而基本恒定。在一些具体实施中，随着温度变化，电流限制器1900的空间电荷区电阻在非电流限制状态与电流限制状态之间的变化可大于5倍（如，大于10倍）。 

如在图19A和19B中所示，电流限制器1900为二端（或二引脚）装置。因此，电流限制器1900可为不具有接地端子的二端装置。电流限制器1900在漏极导体1950处具有输入端，并且电流限制器1900在源极导体1910具有输出端。在一些具体实施中，端子可按照耦接至端子的装置进行描述。例如，如果电流限制器1900用来保护电机，那么电流限制器1900的输出端（其朝向电机）可称为电机端子，并且电流限制器1900的输入端（其朝向电源）可称为电源端。 

重新参见图19A和19B，在一些具体实施中，围绕电极1940设置的电介质1960的一部分或多个部分可称为栅极电介质部分。在一些具体实施中，电介质1960的部分1960A可视为顶部电介质部分，位于电极1940侧部上的电介质1960的部分1960B可视为侧壁电介质部分或栅极电介质部分，电介质1960的部分1960C可视为底部电介质部分。如图19A所示，空间电荷区1932与电介质1960接触。 

在该实施例中，电极1940经由在图19B中所示的延伸部分1941耦接至（物理耦接至、电耦接至）源极导体1910。因此，电极1940短接至源极导体1910。延伸部分1941延伸穿过电介质1960使得仅源极导体1910的一部分通过电介质部分1960A与电极1940绝缘。通过电介质部分1960A与源极导体1910绝缘的电极1940部分可视为凹进沟槽1920内。 

该实施例中的延伸部分1941设置在电极1940的端部和沟槽1920的端部。在一些具体实施中，延伸部分1941可位于沿着沟槽1920和/或电极1940的不同横向位置（例如，中部）处。 

在一些具体实施中，设置在沟槽1920中的电极1940可以通过设置在方向B2上的一个或多个垂直沟槽中的导体耦接至平行沟槽（沿着方向B3）中的其他电极。换句话讲，沿着第一方向（例如，方向B3）的若干平行沟槽（包括沟槽1920）可包括电极（例如，电极1940），所述电极通过导体（例如，一电极）短接，所述导体设置在沿着相对于平行沟槽的第二方向（例如，方向B2）垂直取向的垂直沟槽中。 

虽然未在图19A和19B中示出，但电极1940可完全与源极导体1910绝缘（例如，与之电绝缘）。在此类实施例中，电极1940和源极导体1910可以不通过延伸部分耦接。在此类实施例中，电极1940和源极导体1910可通过电介质部分1960A完全绝缘，使得电介质部分1960A设置在电极1940的整个顶面与源极导体1910的整个底面之间。在此类具体实施中，电极1940可具有完全凹进沟槽1920中的顶面，使得电极1940的顶面位于衬底（或台面）的顶面1931下方的某个深度（垂直深度）处。在这种 具体实施中，电极1940的相对电压可独立于源极导体1910加以控制，从而允许电流限制器1900的电流限制水平的有效更改（如，控制）。 

在一些具体实施中，源极导体1910可以不通过延伸部分直接耦接至电极1940。在此类具体实施中，源极导体1910可以直接设置在电极1940上。在此类具体实施中，电极1940的一些部分可以不凹进沟槽1920内。在一些具体实施中，第二电极（如，屏蔽电极）可以设置在电极1940下面。 

在一些具体实施中，电介质1960可以包含一种或多种材料。例如，电介质1960可以包含热生长氧化物与沉积氧化物的组合。在一些具体实施中，电介质1960可以用硼和/或磷进行掺杂。 

在该电流限制器1900中，衬底1930（和空间电荷区1932）的导电型可具有例如某种导电型，且电极1940可具有相同的导电型。在该电流限制器1900中，衬底1930（和空间电荷区1932）的导电型可具有例如第一导电型，而电极1940可具有与第一导电型相反的第二导电型。例如，衬底1930（和空间电荷区1932）可具有P型导电性，电极1940可具有N型导电性。 

在一些具体实施中，限定在空间电荷区1932中的横向场效应或电场可通过电极1940的逸出功进行限定。在一些具体实施中，电极1940的逸出功可通过电极1940的材料和/或包括在电极1940中的掺杂物的掺杂水平（如，掺杂浓度）进行限定。在一些具体实施中，电极1940可为掺杂有例如硼或磷的多晶硅材料。 

在一些具体实施中，电极1940可具有P型导电性。电极1940可具有可促成或启动常导通工作（如，如结合图2A至2C所述的常导通操作）的P型导电性（和逸出功）。在一些具体实施中，包括在电极1940中的掺杂物的掺杂水平可将电流限制器1900的饱和电流（如，电流限值）限定在某个特定值。 

与本文所述的电流限制器1900相比，MOSFET装置中电极的N型掺杂物对于启用所需阈值电压以及使栅极电阻和栅极电容最小化可能至关重要。虽然电流限制器1900的电极1940的N型掺杂物可以使栅极电阻和栅极电容最小化，但电极1940中的P型掺杂物可通过相对高电导率（低电阻率）的外延层以所需方式启动常导通工作。N型掺杂物电极1940也可用于限定常导通电流限制器1900。电极1940中P型掺杂物的合适水平可允许相对大范围的饱和电流（如，电流限值）控制，而无需更改（如，保持相对恒定）其他的电流限制器1900装置设计参数。 

电流限制器1900可具有各种特性和技术要求。例如，电流限制器1900可以近线性方式限制电流，同时避开大于100V（如，200V、350V、500V）的电压。在一些具体实施中，电流限制器100可具有小于1欧姆(Ω)（如，500mΩ、200mΩ）的串联工作电阻。在一些具体实施中，电流限制器1900可具有大于20Ω（如，30Ω、50Ω、100Ω）的浪涌响应电阻。在一些具体实施中，电流限制器1900可被配置为在超过100V的电压下限制到若干安培（如，在300V下限制到1A，在220V下限制到5A，在100V下限制到3A）。在一些具体实施中，响应时间(如，对电流浪涌的响应时间、对从导通状态变化至电流限制状态的响应时间）可小于1微秒（如，1ns，小于10ns）。在一些具体实施中，可将电流限制器1900封装为用于表面安装，或可将其封装为具有引线。 

电流限制器1900可具有比较快的响应时间。例如，电流限制器1900可具有小于100ns的响应时间。响应时间可为从非电流限制状态变至电流限制状态的时间。由于电流限制器1900可具有比较快的响应时间，因此电流限制器1900可用于多种应用。 

在一些具体实施中，衬底1930可为包括一个或多个堆叠在（形成在）衬底上的外延层的半导体区。在一些具体实施中，衬底和/或外延层可包括但可不限于例如硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)和/或诸如此类材料。在一些具体实施中，衬底1930可具有沿着方向B1变化的掺杂度（如，台面区域中相对低的掺杂浓度和沟槽1920下方区域中比较高的掺杂浓度）。 

虽然未在图19A和19B中示出，但电流限制器1900可包括多个沟槽。换句话讲，图19A和19B所示的结构可在衬底1930内重复。具体地讲，沟槽1920和与之相关的特征可在衬底1930内重复。 

虽然未在图19A和19B中示出，但电流限制器1900可与诸如垂直MOSFET装置（未示出）之类的其他类型的装置集成（如，单片集成）在一起。在此类具体实施中，电流限制器1900可与其他此类半导体装置电隔离。 

图20为其根据具体实施示出了具有横向配置的电流限制器2000的示图。电流限制器2000的特性和工作可类似于结合（例如）图1A-1C、19A和/或19B所述的电流限制器1900的工作，或与之相同。因此，将不再结合图20对电流限制器2000的多种特征（例如介电特征、源极至栅极的连接特征和/或诸如此类）的工作和细节进行描述。图20所示的电流限制器2000可用于例如比较低的饱和电流应用。 

如图20中所示，电流限制器2000包括设置在衬底2030上的外延层2035。沟槽2020设置在外延层2035中，电极2040设置在沟槽2020内。源极植入物2012设置在沟槽2020的第一侧，漏极植入物2052设置在沟槽2020的第二侧。电极2040的第一部分通过电介质2060的第一部分与源极植入物2012绝缘，电极2040的第二部分通过电介质2060的第二部分与漏极植入物2052绝缘。电极2040还通过电介质2060的至少一部分与外延层2035绝缘。 

如图20中所示，源极植入物2012和漏极植入物2052分别耦接至（如，电耦接至）源极导体2010和漏极导体2050。源极导体2010通过电介质层2070中的通路耦接至源极植入物2012。类似地，漏极导体2050通过电介质层2070中的通路耦接至漏极植入物2052。在一些具体实施中，源极植入物2012/源极导体2010可总体上称为源极，漏极植入物2052/漏极导体2050可总体上称为漏极。 

如图20中所示，源极植入物2012的底面和漏极植入物2052的底面在外延层2035中的深度深于沟槽2020的底面的深度U1。反过来说，沟 槽2020的底面的深度U1可浅于源极植入物2012的底面和/或漏极植入物2052的底面的深度。因此，沟槽2020可具有相对浅的深度。如图20所示，沟槽2020的深度U1始于外延层2035的顶面（或由沟槽2020限定的台面），其沿着平面B4对准。在一些具体实施中，源极植入物2020的底面和/或漏极植入物2052的底面可在外延层2035中具有某个深度，所述深度等于或小于沟槽2020的底面的深度U1。在一些具体实施中，电流限制器2000的至少一些部分可在不具有沟槽2020的外延层2035的表面上形成。 

在该具体实施中，源极植入物2012耦接至（如，电耦接至）电极2040。在一些具体实施中，源极植入物2012可通过源极导体2010耦接至电极2040。图20中未示出电极2040与源极导体2010之间的电连接。在一些具体实施中，电极2040可独立于源极植入物2012而被偏置到某个电势。 

在该具体实施中，空间电荷区2032可被限定为使得电流J1可以在源极植入物2012和漏极植入物2052之间流动。当源极植入物2012和漏极植入物2052之间的电压降接近于零时，空间电荷区2032处于导通状态。换句话讲，电流限制器2000（类似于上述的电流限制器）可被偏置为导通状态。 

随着源极植入物2012和漏极植入物2052之间的电压差的增加（如，当漏极电势大于源极电势时），空间电荷区2032由耗尽区2030A（由虚线表示）和耗尽区2030B（由虚线表示）的组合截断。换句话讲，随着源极植入物2012和漏极植入物2052之间的电压差的增加（如，当漏极电势大于源极电势时），空间电荷区2032在空间电荷区2032内耗尽区2030A和耗尽区2030B之间被截断。 

在该具体实施中，衬底2030的导电型不同于外延层2035的导电型。在一些具体实施中，衬底2030可具有P型导电性，外延层2035可具有N型导电性，反之亦然。因此，可将PN结限定在外延层2035和衬底2030之间的交界部2033。耗尽区2030B可为与所述PN结相连的PN结的一部分。耗尽区2030B的至少一部分形成在外延层2035内的空间电荷区2032 中。在一些具体实施中，可向衬底2030施加电压以修改耗尽区2030B的尺寸（如，深度、厚度）。这可导致电流限制器2000的电流限值差异。 

在一些具体实施中，耗尽区2030B的尺寸可限定电流限制器2000是否被偏置导通或偏置关闭。例如，如果耗尽区2030B比较大，则电流限制器2000可为常闭装置。 

响应于施加到电极2040的电势（当在源极植入物2012和漏极植入物2052之间施加电压差时），耗尽区2030A在外延层2035内的空间电荷区2032中增加。在一些具体实施中，当施加到源极植入物2012的电势约等于施加到漏极植入物2052的电势时，耗尽区2030A可以相对较小（或不存在）。换句话讲，电流限制器2000可被配置为使得当源极植入物2012（或源极导体2010）和漏极植入物2052（或漏极导体2050）之间的电压差为零或接近于零时，耗尽区2030A相对较小或不存在。电流限制器2000可被配置为使得当源极植入物2012（或源极导体2010）和漏极植入物2052（或漏极导体2050）之间的电压差从零开始增大（或从接近于零开始增大）时，耗尽区2030A的尺寸（或体积）增大。 

虽然电路的行为在本文的图（如，图1B、1C、3A、3B、6A-6C、8A-8D、10A、10B、15A、16A）中被示出和描述为在指定电压和指定时间处转变，但在实施时，组件转变的发生时间可稍前或稍后于指定电压、指定时间和/或诸如此类。具体地讲，阈值电压、工艺偏差、温度变化、装置的开关速度、电路转变延迟和/或诸如此类的变化，会导致这样的状态（例如，非理想状态）：可在指定电压、时间/或诸如此类稍微之前或在其稍微之后触发组件的转变。 

在一个总体方面，一种方法可包括在负载处接收大于100毫安的电流，并使用电流限制器在不到10纳秒内在电流限制器两端的电压差下限制流至负载的电流。电流限制器可被配置为用电场来限制电流。 

还将理解，在元件（例如层、区域或衬底）被称为位于另一个元件上或连接至、电连接至、耦接至或电耦接至另一个元件时，元件可直接位于另一个元件上或连接或耦接至另一个元件，或者可存在一个或多个居间元 件。相比之下，当元件被称为直接位于另一个元件或层上或直接连接至或直接耦接至另一个元件或层时，不存在居间元件或居间层。尽管在整个具体实施方式中可能未使用术语“直接位于…上”、“直接连接至”或“直接耦接至”，但被示出为直接位于其上、直接连接或直接耦接的元件可被称为这样的情况。可修正本专利申请的权利要求，以列举说明书中所述或图中所示的示例性关系。 

如本说明书所用，除非是根据上下文明确指出的特殊情况，否则单数形式可包括复数形式。除了在附图中示出的取向之外，空间相对术语（例如，上方、上面、上部、底部、下方，下面，下部等）旨在涵盖装置在使用或运行过程中的不同取向。在一些具体实施中，相对术语“上方”和“下方”可分别包括垂直上方和垂直下方。在一些具体实施中，术语“相邻”可包括横向相邻或水平相邻。 

本文所述的各种技术的具体实施可在数字电子电路中或在计算机硬件、固件、软件中或在它们的组合中实现。方法的部分也可以通过专用逻辑电路（例如，FPGA（现场可编程门阵列）或ASIC（专用集成电路））执行，并且装置可实现为专用逻辑电路（例如，FPGA（现场可编程门阵列）或ASIC（专用集成电路））。 

具体实施可在计算系统中实现，该计算系统包括后端组件（例如，数据服务器），或者包括中间件组件（例如，应用服务器），或者包括前端组件（例如，具有图形用户界面或网页浏览器的客户端计算机（用户可通过该客户端计算机与具体实施互动）），或者这样的后端组件、中间件组件或前端组件的任意组合。组件可通过数字数据通信的任何形式或介质（例如，通信网络）进行互连。通信网络的例子包括局域网(LAN)和广域网(WAN)，如互联网。 

一些具体实施可使用各种半导体加工和/或封装技术来实现。一些具体实施可使用与半导体衬底相关的各种类型的半导体处理技术来实现，这些半导体衬底包括但不限于（例如）硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)和/或诸如此类。 

虽然所述具体实施的某些特征已被示出为如本文所述，但本领域的技术人员现将可以想到许多修改、替代、变更和等效方案。因此，应当理解，所附权利要求旨在涵盖落入具体实施的范围内的所有此类修改形式和变更形式。应当理解，所述实施例仅以举例的方式而不是以限制的方式呈现，并且可在形式和细节方面进行各种变更。本文所述的装置和/或方法的任一部分可以任何组合方式加以组合，但相互排斥的组合除外。本文所述的具体实施可包括所述不同具体实施的功能、部件和/或特征的各种组合和/或子组合。 

Claims (20)

1.一种设备，所述设备包括：

负载端；

电源端；以及

电流限制器，所述电流限制器被耦接至所述负载端和所述电源端，所述电流限制器被配置为使用响应于在所述电源端与所述负载端之间的电压的差所激活的电场，来限制从所述电源端流至所述负载端的电流。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述电流限制器被配置为将所述电流限制到具有基本恒定的电流值的饱和电流。

3.根据权利要求1所述的设备，其中当在所述电源端与所述负载端之间的所述电压的差基本为零时，所述电流限制器是在导通状态下。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述电流限制器被配置为将所述电流限制到饱和电流，当在所述电源端与所述负载端之间的所述电压的差基本为零时，所述电流限制器具有第一电阻，当将所述电流限制在所述饱和电流时，所述电流限制器具有至少大于所述第一电阻两倍的第二电阻。

5.根据权利要求1所述的设备，还包括：

控制器，所述控制器被配置为基于在所述电源端与所述负载端之间的所述电压的差来确定所述电流限制器是在电流限制模式下。

6.根据权利要求1所述的设备，还包括：

控制器，所述控制器被配置为基于所述电压的差的大小计算所述电流限制器消耗的功率的大小。

7.根据权利要求1所述的设备，还包括：

控制器，所述控制器被配置为基于所述电压的差的大小计算所述电流限制器的电流限制模式的持续时间。

8.根据权利要求1所述的设备，还包括：

开关；以及

控制电路，所述开关具有由所述控制电路响应于所述电流限制器两端的电压所控制的状态。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述负载端、所述电源端和所述电流限制器被集成到封装件中，

所述设备还包括：

负载，所述封装件被物理耦接至所述负载。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述负载端、所述电源端和所述电流限制器被集成到封装件中，

所述设备还包括：

负载；以及

负载外壳，所述负载外壳包括所述负载和所述封装件。

11.根据权利要求1所述的设备，其中所述负载端被设置在所述电流限制器的第一侧，所述电源端被设置在所述电流限制器的第二侧，

所述设备还包括：

线夹，所述线夹耦接至所述负载端或所述电源端。

12.根据权利要求1所述的设备，还包括：

与所述电流限制器相接触的正温度系数装置。

13.一种电源电路，所述电源电路包括：

在初级侧上的初级电路；

在次级侧上的次级电路；以及

包括在所述初级电路中的电流限制器，所述电流限制器被配置为使用响应于所述电流限制器两端的电压的差所激活的电场，限制所述初级电路中的电流。

14.根据权利要求13所述的电源电路，其中所述电流被包括在于第一时间在所述电流限制器上所接收到的电流浪涌中，所述电流限制器被配置为产生所述电场以在所述第一时间之后的不到1微秒的第二时间限制所述电流。

15.根据权利要求13所述的电源电路，还包括：

气体放电管(GDT)装置，响应于所述电流限制器两端的所述电压激活所述气体放电管(GDT)装置。

16.根据权利要求13所述的电源电路，还包括：

电桥电路，所述电流限制器被电耦接在所述电桥电路与所述次级电路之间。

17.根据权利要求13所述的电源电路，还包括：

电源输入端；以及

电桥电路，所述电流限制器被电耦接至所述电源输入端和所述电桥电路。

18.根据权利要求13所述的电源电路，其中所述电流限制器的所述电场在硅材料中产生。

19.根据权利要求13所述的电源电路，其中所述电流限制器由两个端子组成，所述两个端子包括输入端子和第二端子。

20.根据权利要求13所述的电源电路，其中所述电流限制器被配置为将所述电流限制到具有基本恒定的电流值的饱和电流。