[实用新型]一种半导体直流光电变压器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电流电压变压领域，特别涉及一种半导体直流光电变压器。

背景技术

日常应用中，传统的电力输送主要采用交流电流进行传输，主要是因为交流电变压容易，容易实现远距离电力传输，以及与用户端的低压配电变电。但是，采用交流输电存在很大缺陷：首先，交流电产生的感抗效应不容忽视，尤其是对高频交流电，其感抗效应会对交流电产生极大影响；同时，由于趋肤效应的存在，使得交流电传输导线的有效面积较小，在远距离输电过程中会损失大量电能。其次，交流输电线一般都是架空线，也有水下电缆和地下电缆，它们和电缆产生的“旁路电容”，造成交流电“分流”，造成输电过程中的电能损失。还有，在交流输电过程中，整个电网需要同步运行，所有的发电系统要同步在同一相位，以确保电网稳定运行，交流相位同步困难，一个发电系统的变化就会影响整个电网的稳定。另外，在小功率电子产品应用中，传统的直流低压变为直流高压往往需要先变为交流低压，再用线圈变压器变为交流高压，再变为直流高压的方法，这种方法电路复杂，元件多，体积大，成本高而且转换效率低。

与交流输电相比，直流输电具有诸多优点：

1、线路造价低：对于架空线路，直流单极只需一根，双极只需两根，更为经济。同时每根导线都可以作为一个独立回路运行，并且可以采用大地或海水作回路。

2、损耗小：直流线路没有无功损耗，没有充电功率和充电电流，直流架空线路没有趋肤效应，其电晕损耗和无线电干扰均比交流架空线路要小。并且电缆线路可以在较高的电位梯度下运行。

3、电网运行更稳定：直流本身带有调制功能，可根据系统的要求作出反应，运行更稳定。可以联络两个不同频率的交流系统，联络线上的功率易于控制。

但是，目前的直流输电，只在输电这个环节是直流，发电仍是交流。在输电线路的起端有换流设备将交流变换为直流，到线路末端再将直流变回交流。目前这种换流设备制造困难、价格昂贵，因此现阶段的直流输电应用范围主要局限在远距离大容量输电以及海底电缆输电等，极大地限制了直流输电的应用领域。为使直流输电得到普遍应用，发展直流变压技术和研制直流变压器件是亟待解决的关键问题。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是提出一种半导体直流光电变压器。

本实用新型提出了一种直流变压器，包括：第一电极层；形成在所述第一电极层之上的电光转换层；形成在所述电光转换层之上的第二电极层；形成在所述第二电极层之上的第一隔离层；形成在所述第一隔离层之上的第三电极层；形成在所述第三电极层之上的光电转换层；以及形成在所述光电转换层之上的第四电极层，其中，所述第一隔离层、所述第二电极层和所述第三电极层对所述电光转换层发出的工作光线透明。

根据本实用新型一个实施例的直流变压器，还包括：位于所述第一电极层和所述电光转换层之间的第一反射层；以及位于所述第四电极层和所述光电转换层之间的第二反射层。所述第一和第二反射层将光限制在所述电光转换层和所述光电转换层之间来回反射，防止光泄露，提高光波传输效率。

根据本实用新型一个实施例的直流变压器，所述第一反射层和第二反射层为布拉格反射镜或金属全反射镜。

根据本实用新型一个实施例的直流变压器，所述第一电极层和所述第四电极层为金属电极。

根据本实用新型一个实施例的直流变压器，所述第一隔离层材料为Al₂O₃，AlN，SiO₂，MgO，Si₃N₄，BN，金刚石，LiAlO₂，LiGaO₂，半绝缘的GaAs、SiC或GaP，GaN中的一种及其组合，以及稀土氧化物REO及其组合，以使所述第一隔离层对所述工作光线透明，绝缘特性好，耐高压防击穿。