[发明专利]用于机动车的供电的发电机装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的供电的发电机装置。

背景技术

在机动车三相发电机或交流发电机（发电机）中，为了整流而使用交流电桥（整流器）。作为整流元件通常使用具有由硅构成的pn结的半导体二极管。例如在三相发电机中，6个半导体二极管连接成B6电桥。有时也并联二极管，例如代替6个二极管而使用12个二极管。在具有其他相数的交流发电机中，使用相应匹配的二极管电桥。二极管设计用于在具有直至超过500A/cm²的电流密度的高电流的情况下以及在具有大约225℃的最大截止层温度Tj的高温的情况下的运行。典型地，导通方向上的电压降——导通电压UF在所使用的高电流下大约是1伏特。在截止方向上的运行时，通常仅仅一个非常小的截止电流IR流动，直到击穿电压UZ。从所述电压起，截止电流急剧升高。因此阻止进一步的电压升高。通常在此应用具有大约20-40伏特的截止电压（根据机动车的车载电压）的齐纳二极管（Z二极管）。可以在击穿时短时间地甚至以非常高的电流加载Z二极管。因此Z二极管用于在负载变换（负载突降）时限制过高的发电机电压。这样的二极管通常封装在牢固的压入式二极管壳体中，例如在DE19549202B4中描述的那样。

这种装置的缺点在于，pn二极管的导通电压导致导通损耗并且因此导致发电机的效率恶化。因为在发电机的电流输出时平均总是两个二极管串联，所以在100A发电机中平均导通损耗大约是200W。必须通过开销较大的冷却措施降低二极管和整流器的与此相关的加热，例如通过使用冷却体或通风设备。

为了降低导通损耗，在DE102004056663A1中提出取代pn二极管使用所谓的高效二极管（HED）。以下肖特基二极管称为高效二极管（HED）：其与传统的肖特基二极管不同地不具有由截止电压引起的势垒降低效应（Barrier-Lowering Effekt：BL）并且因此具有低截止电流。高效肖特基二极管（HED）由传统的肖特基二极管（SBD）与其他元件——如场板、pn结或不同势垒金属的组合组成，所述组合单片集成在半导体芯片上。其往往以沟道技术中实施。

借助高效肖特基二极管（HED）可以实现低得多的导通电压UF，所述导通电压位于0.5V至0.6V的范围内。由于二极管的导通损耗低，相应发电机的效率和输出功率提高。因为肖特基二极管作为多数载流子部件非常快地转换，所以在确定频率区域中发电机的无线电去干扰最多改善10dB。

此外，由于更低的截止损耗功率，与使用pn二极管相比可以降低冷却二极管的开销。

然而，高效肖特基二极管（HED）的制造是费事的并且在技术上要求非常高。除具有500nm以下范围内的台宽度的、必须蚀刻到硅中的、非常精细的沟槽结构以外，尤其合适且稳定的肖特基接触部的成本有利的制造是一种挑战。作为肖特基接触部优选使用硅化镍或其他合适的硅化物。在生产功率MOSFET的现代半导体工厂中，通常不提供所述硅化物工艺。

发明内容

在本发明中提出，在用于机动车发动机的整流器中使用专门制造的n沟道场效应晶体管，在所述场效应晶体管中栅极、体区和源极区固定地彼此电连接，并且在所述场效应晶体管中漏极区用作负极。借助所述专门的、也称作伪肖特基二极管（PSD）的整流器元件可以与HED类似地获得低的导通电压，所述导通电压小于pn二极管的导通电压。优选地，当整流器元件由500A/cm²的电流流过时，这样的整流器元件的导通电压小于0.7V。优选地，所述导通电压位于0.5V和0.7V之间。这种整流器元件不包括肖特基接触部并且因此也不需要专门的硅化物工艺。其可以借助用于MOSFET的略微修改的标准工艺既在平面技术中也在沟道技术中制造。作为多数载流子部件，其又非常快地转换。

具体实施方式