CN113169224A - 电路以及电气装置 - Google Patents
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Abstract
电路具有：输出电流信号的传感器元件(S1)、与传感器元件连接的肖特基势垒二极管(D1)、以及将栅极电极连接于传感器元件与肖特基势垒二极管的连接点的电压驱动的晶体管(T1)，肖特基势垒二极管在形成肖特基结(SB)的金属层(1)与半导体层(2)之间的一部分的区域具有绝缘体层(3)。通过绝缘体层(3)，可流过反向的隧道电流。
Description
技术领域
本公开涉及包含传感器元件的电路以及电气装置。
背景技术
由于传感器元件的电流输出是微小电流的情况较多，因此需要暂时将信号放大并进行噪声除去之后输入至微型计算机，然后使晶体管等的有源元件进行工作。
发明内容
-解决课题的手段-
本公开的一个方式的电路具有：传感器元件，输出电流信号；肖特基势垒二极管，与所述传感器元件连接；以及电压驱动的晶体管，将栅极电极连接于所述传感器元件与所述肖特基势垒二极管的连接点，所述肖特基势垒二极管在形成肖特基结的金属层与半导体层之间的一部分的区域具有绝缘体层。
附图说明
图1是本公开的一实施方式所涉及的电路图。
图2A是本发明例的肖特基势垒二极管的垂直剖视图。
图2B是本发明例的肖特基势垒二极管的水平剖视图。
图3是比较例的肖特基势垒二极管的剖视图。
图4是表示比较例的二极管、本发明例的二极管的反向电压电流特性的图表。
图5是表示本发明例的二极管的反向电压电流特性的温度依赖性的图表。
图6是表示本发明例的肖特基势垒二极管的绝缘体层的边缘部构造的剖视图。
图7是本公开的其他的一个实施方式所涉及的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的一实施方式进行说明。
如图1所示，本实施方式的电路具有：传感器元件S1，输出电流信号；肖特基势垒二极管D1，将阳极连接于传感器元件S1；和电压驱动晶体管T1，将栅极电极连接于传感器元件S1与肖特基势垒二极管D1的连接点。
肖特基势垒二极管D1(D2)如图2A、2B所示，在形成肖特基结SB的金属层1与半导体层2之间的一部分的区域具有绝缘体层3。
在上下夹着包含硅氧化膜等的绝缘体层3并与绝缘体层3接合的一个金属层1、另一个半导体层2是在与绝缘体层3相邻的区域形成肖特基结SB的金属和半导体的层。
在半导体层2的下表面形成有阴极电极金属层4，在图1的电路图中相当于与高电位侧连接的电极。
如图1所示，肖特基势垒二极管D1被连接于高电位(Hi)侧。传感器元件S1相比于肖特基势垒二极管D1，被连接于低电位(GND)侧。
肖特基势垒二极管D1是阴极被设为高电位侧、阳极被设为低电位侧的反向连接。
作为两者的连接关系，将传感器元件S1连接于肖特基势垒二极管D1的阳极。
构成肖特基势垒二极管D1处于第1电位侧、传感器元件S1处于比第1电位低的第2电位侧的电路。
或者，如图7所示传感器元件S1处于第1电位侧、肖特基势垒二极管D2处于比第1电位低的第2电位侧的电路也同样能够实施。该情况下，肖特基势垒二极管D2被连接于低电位(GND)侧。传感器元件S1相比于肖特基势垒二极管D2，被连接于高电位(Hi)侧。
肖特基势垒二极管D2是阴极被设为高电位侧、阳极被设为低电位侧的反向连接。
作为两者的连接关系，将传感器元件S1连接于肖特基势垒二极管D2的阴极。
如图2A、2B所示，肖特基势垒二极管D1(D2)在俯视(图2B)下被金属层1与半导体层2的肖特基结SB所包围的区域具有绝缘体层3，在金属层1与半导体层2之间具有该绝缘体层3。
图3是表示比较例的肖特基势垒二极管D3的层叠构造的剖视图。
图4是表示比较例的二极管(D3)和本发明例的二极管(D1、D2)的反向漏电流IR相对于反向电压VR的关系(反向电压电流特性)的图表。
直到约80〔V〕，比较例的二极管(D3)以及本发明例的二极管(D1、D2)相互以大致相同的特性变迁。这表示是以肖特基结SB的反向漏电流IRs为主的电压范围11。
若超过该电压范围11而电压增加，则相对于比较例的二极管(D3)的电流值，本发明例的二极管(D1、D2)的电流值较大地上升(电压范围12)。
这意味着本发明例的二极管(D1、D2)具有反向电压电流特性，即：在金属层1与半导体层2的肖特基结SB在反向电压施加时处于击穿前的状态时流过通过绝缘体层3的反向漏电流IRt。将通过位于金属层1与半导体层2之间的绝缘体层3中通过的反向漏电流IRt也称为隧道电流。
本发明例的二极管(D1、D2)中表现出如下特性：相对于单纯的肖特基二极管即比较例的二极管(D3)的特性曲线，与通过绝缘体层3的反向漏电流增加的部分相应地，向上分离并上升。也就是说，在本发明例的二极管(D1、D2)中，具有通过绝缘体层3的反向漏电流IRt比肖特基结的反向漏电流IRs上升得大的反向电压电流特性。
本发明例的二极管(D1、D2)成为将通过这些绝缘体层3的反向漏电流IRt与肖特基结的反向漏电流IRs合计的特性。
通过绝缘体层3的反向漏电流IRt以半对数方式增加，在电压范围12中实现电流IR相对于电压VR线性变化的线性度。
图5是表示以上说明的具有绝缘体层3的本发明例的二极管(D1、D2)的温度依赖性的图表。
如图5所示，在低电压范围13，由于肖特基结的温度依赖性，在25℃和125℃电流值不同。
相对于此，在高电压范围14，肖特基结的温度依赖性的影响变小，在25℃和125℃电流值几乎没有差异。
也就是说，在本发明例的二极管(D1、D2)中，对通过绝缘体层3的反向漏电流(IRt)比肖特基结(SB)的反向漏电流(IRs)上升得大的电压范围、和低于该电压范围的以肖特基结(SB)的反向漏电流(IRs)为主的电压范围进行比较，前者的温度依赖性比后者的温度依赖性小。
在以上的本实施方式的电路中，将传感器元件S1的电流信号设定在高电压范围14，设定为传感器元件S1与二极管D1(D2)的连接点变化至晶体管T1的ON电压和OFF电压。
在图1的电路中，若通过常关ON，传感器元件S1对检测对象的外在因素(光、压力等)进行检测并将其检测信号输出为电流信号，则二极管D1的阳极电位为晶体管T1的OFF电位，晶体管T1为OFF。因此，构成为通过常关ON而基于传感器元件S1的检测中为OFF的电路。
在图7的电路中，若通过常关OFF，传感器元件S1对检测对象的外在因素(光、压力等)进行检测并将其检测信号作为电流信号输出，则二极管D2的阴极电位为晶体管T1的ON电位，晶体管T1为ON。因此，构成为通过常关OFF而基于传感器元件S1的检测中为ON的电路。
并且，如图5所示，在高电压范围14，能够温度依赖性较少地实现与传感器元件的电流信号相应的栅极电压的线性度，因此能够与环境温度无关地高精度进行动作。
为实现以上这种的因通过绝缘体层3的反向漏电流IRt引起的反向电压电流特性，使绝缘体层3薄膜化来构成二极管D1、D2，以使得在肖特基结SB的击穿电压以下的期望的电压范围充分地产生漏电流IRt。
作为其中一个方法，构成图6所示的绝缘体层3的边缘部构造。
如图6所示，绝缘体层3的边缘部31形成为厚度具有朝向边缘32而逐渐减小的倾斜度，该倾斜度越是从该边缘32接近于比边缘部31更靠内侧的中央部33则越是变化为陡峭倾斜度。
根据这种构造，能够以较低电压引起绝缘体层3的边缘32附近的较薄部分处的漏电流IRt的产生。
此外，这种构造能够通过绝缘体层3的湿法蚀刻而容易形成，因此能够容易实施。
并不限于以上结构，当然也可以使绝缘体层3整体薄膜化从而实现期望特性的漏电流IRt。
能够实施作为检测部而具有以上所说明的电路的电气装置。例如，能够实施各种产生机械、IoT设备等。例如，能够实施为使传感器元件S1感测生产机械中的运转状况，并通过晶体管T1来输出为ON/OFF信号，经由通信线路发送至生产管理计算机系统。
对于IoT设备也是同样，能够实施为使传感器元件S1感测外在因素，并通过晶体管T1输出为ON/OFF信号，经由通信网络发送至个人计算机、移动计算机。
此外，不仅是通过数据通信发送至分离的装置的实施方式，也能够实施为根据需要经由控制IC来操作该电气装置中具备的电机、灯其他电器设备的动作。
在这种电气装置中，为了使电压驱动的晶体管进行动作，不需要微型计算机(IC芯片)，能够谋求低成本化、小型轻量化，温度依赖性小，能够实现高的动作可靠性。
产业上的可利用性
本公开能够用于电路以及电气装置。
符号说明
1 金属层
2 半导体层
3 绝缘体层
4 阴极电极金属层
D1、D2 肖特基势垒二极管
D3 比较例的肖特基势垒二极管
S1 传感器元件
SB 肖特基结
T1 晶体管。
Claims (10)
1.一种电路，具有：
传感器元件，输出电流信号；
肖特基势垒二极管，与所述传感器元件连接；和
电压驱动的晶体管，将栅极电极连接于所述传感器元件与所述肖特基势垒二极管的连接点，
所述肖特基势垒二极管在形成肖特基结的金属层与半导体层之间的一部分的区域具有绝缘体层。
2.根据权利要求1所述的电路，其中，
所述绝缘体层在与肖特基结相邻的区域将一面接合于所述金属层，将相反面接合于所述半导体层。
3.根据权利要求1或者权利要求2所述的电路，其中，
在俯视下被所述金属层与所述半导体层的肖特基结所包围的区域在所述金属层与所述半导体层之间具有所述绝缘体层。
4.根据权利要求1至权利要求3之中的任意一项所述的电路，其中，
所述电路具有：所述金属层与所述半导体层的肖特基结在反向电压施加时处于击穿前的状态时，流过通过所述绝缘体层的反向漏电流的反向电压电流特性。
5.根据权利要求4所述的电路，其中，
所述电路具有：通过所述绝缘体层的反向漏电流比所述肖特基结的反向漏电流上升得大的反向电压电流特性。
6.根据权利要求5所述的电路，其中，
对通过所述绝缘体层的反向漏电流比所述肖特基结的反向漏电流上升得大的电压范围、和低于该电压范围的以肖特基结的反向漏电流为主的电压范围进行比较，前者的温度依赖性比后者的温度依赖性小。
7.根据权利要求1至权利要求6之中的任意一项所述的电路，其中，
所述绝缘体层的边缘部形成为具有厚度朝向边缘而逐渐减小的倾斜度，从该边缘越接近于比所述边缘部更靠内侧的中央部，该倾斜度越变化为陡峭倾斜度。
8.根据权利要求1至权利要求7之中的任意一项所述的电路，其中，
所述肖特基势垒二极管处于第1电位侧，所述传感器元件处于比所述第1电位低的第2电位侧。
9.根据权利要求1至权利要求7之中的任意一项所述的电路，其中，
所述传感器元件处于第1电位侧，所述肖特基势垒二极管处于比所述第1电位低的第2电位侧。
10.一种电气装置，具有权利要求1至权利要求9之中的任意一项所述的电路。
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