突变金属 -绝缘体转变装置、使用该突变金属 -绝缘体转变装置的高压噪声消除电路、和包含该电路的电气和 /或电子系统制造方法及图纸

提供了一种突变金属－绝缘体转变（ＭＩＴ）装置，用来旁路超高压噪声以保护例如高压开关的电气和／或电子系统免受超高压；使用突变ＭＩＴ装置旁路超高压噪声的高压噪声消除电路；以及包含高压噪声消除电路的电气和／或电子系统。突变ＭＩＴ装置包括基板、第一突变ＭＩＴ结构、以及第二突变ＭＩＴ结构。第一和第二突变ＭＩＴ结构分别形成于基板的上、下表面上。高压噪声消除电路包括并联连接到待保护的电气和／或电子系统的突变ＭＩＴ装置链。突变ＭＩＴ装置链包括互相串联连接的至少两个突变ＭＩＴ装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电子装置和保护电气和/或电子系统的电路，更具体地涉及一种突变金属-绝缘体转变(MIT)装置、使用MIT装置消除通过信号线 或输电线应用于电气和/或电子系统的高压噪声的电路、以及包含该电路的电 气和/或电子系统。
技术介绍
影响电气和/或电子元件的噪声通过给电气和/或电子系统传输电力的输 电线和从电气和/或电子系统接收、输出电信号的信号线流入。相应地，电气 和/或电子系统保护电路安装在输电线和内部电子元件之间或在信号线和内 部电子元件之间。电气和/或电子系统保护电路非常重要，几乎所有包含电子 元件的电子产品都需要它。作为电气和/或电子元件的一个例子，在变电站中使用的800KV-SF6气 体绝缘开关装置(gas insulating switch gear),是一种在电气和/或电子系统的 电力输运线预设部分或其端部发生电泄漏时或者在由突然的意外周边导致 的过大电流流入时阻止电力输运的高压开关。SF6气体是一种绝缘气体，其电介质常数至少比空气的电介质常数大两倍。当开关由于意外事故而导通或截至时，大于输运电压的尖峰电流可能在 电气和/或电子系统内流动。此时，绝缘气体或可硬化合成树脂被毁坏，开关 的温度上升，导致开关的爆炸。另外，如果变电站被雷电击中，高压线和开 关可能断掉。如果这些情况发生，电力输运将暂停，导致巨大的经济损失。 因此，绝缘体损坏监测系统被制造来监测高压开关。绝缘体损坏发生是因为，当电压大于额定电压的高压噪声信号，尤其是 超高压噪声信号被施加时，电流通过包含在绝缘材料中的杂质被集中，导致 均匀流动电流的高压噪声一般通过变阻器来消除，该变阻器为半导体电阻元件。用氧化 锌形成的陶瓷变阻器被用来旁路超高压噪声。然而，因为陶资变阻器应具有 大的内阻，在减小陶瓷变阻器的尺寸时存在限制。此外，陶资变阻器因为内 阻而不能完全消除超高压噪声，只能根据内阻的幅值来相对地减小噪声的幅 值。然而，陶瓷变阻器是目前消除高压噪声的唯一方案。举例来说，美国专利No. 5,912,611和6,594,133公开了一种通过使用类 似于上述陶资变阻器的陶乾变阻器来抑制浪涌电压(serge voltage)的浪涌避 雷器(serge arrester)。然而，浪涌避雷器不能消除高于800KV的超高压。
技术实现思路
本专利技术提供了一种突变金属-绝缘体转变(MIT)装置，用来旁路超高压 噪声以保护电气和/或电子系统例如高压开关免受超高压；使用突变MIT装 置旁路超高压噪声的高压噪声消除电路；以及包含高压噪声消除电路的电气 和/或电子系统。附图说明图1是用于本专利技术的堆叠型突变MIT装置的截面图；图2A是用于本专利技术的平面型突变MIT装置的截面图；图2B是图2A中的平面型突变MIT装置的平面图；图3是根据本专利技术的一个实施例的双面堆叠型突变MIT装置的截面图；图4是#4居本专利技术的另一个实施例的双面平面型突变MIT装置的截面图；图5是根据本专利技术的另一个实施例的包含多个平面突变MIT薄膜结构 的单面突变MIT装置的截面图；图6是根据本专利技术的另一个实施例的包含多个平面突变MIT薄膜结构 的双面突变MIT装置的截面图；图7是根据本专利技术的另一个实施例的包含包括突变MIT装置链的高压 噪声消除电路的电路图；图8是根据本专利技术的另 一个实施例的包含高压噪声消除电路的电路图， 该高压噪声消除电路包括突变MIT装置链和并联连接到前述突变MIT装置 链的至少 一个不同突变MIT装置链；图9是是根据本专利技术的另一个实施例的包含高压噪声消除电路的电路 图，该高压噪声消除电路包括突变MIT装置链；和图IOA到10E示出根据本专利技术的包含在高压噪声消除电路中的每个突 变MIT装置的限制电压和互相串联的突变MIT装置总限制电压。具体实施方式根据本专利技术的一个方面，提供一种突变金属-绝缘体转变(MIT)装置， 包括基板，第一突变MIT结构，和第二突变MIT结构。第一和第二突变 MIT结构分别形成于基板的上、下表面上。每个该第一和第二突变MIT结构在低于预定限制电压时具有绝缘体的 特性，在等于或高于该限制电压时具有金属的特性。每个该第一和第二突变MIT结构包括突变MIT薄膜和接触该突变MIT 薄膜的至少两层电极薄膜。突变MIT薄膜可以选自下述群组的至少一种材料形成添加了低浓度 空穴的无机半导体、添加了低浓度空穴的无机绝缘体、添加了低浓度空穴的 有机半导体、添加了低浓度空穴的有机绝缘体、添加了低浓度空穴的半导体、 添加了低浓度空穴的氧化物半导体、以及添加了低浓度空穴的氧化物绝缘 体，其中上述材料都包括氧、碳、半导体元素(如III-V族和II-IV族)、过 渡金属元素、稀土元素和镧系元素中的至少一种。突变MIT薄膜可以由选自下述群组的至少一种材料形成W、 Mo、 W/Au、 Mo/Au、 Cr/Au、 Ti/W、 Ti/Al/N、 Ni/Cr、 Al/Au、 Pt、 Cr/Mo/Au、 YB2Cu307-d、 Ni/Au、 Ni/Mo、 Ni/Mo/Au、 Ni/Mo/Ag、 Ni/Mo/Al、 Ni/W、 Ni/W/Au、 Ni/W/Ag、 以及Ni/W/Al。根据本专利技术的另一个方面，提供一种高压噪声消除电路，其包括并联连 接到待保护的电气和/或电子系统的突变MIT装置链，其中该突变MIT装置 链包括至少两个互相串联的突变MIT装置。电气和/或电子系统可以是阻止高压的高压开关。突变MIT装置链具有 与突变MIT装置的限制电压之和相对应的总限制电压。当等于或大于总限 制电压的电压被施加时，每个突变MIT装置从绝缘体特性转变为金属特性， 且突变MIT装置的转变同时发生。高压噪声消除电路可以进一步包括并联 连接到已包含的突变MIT装置链的至少一个突变MIT装置链。根据本专利技术的另一方面，提高一种高压噪声消除电路，其包括并联连接到待保护的电气和/或电子系统的突变MIT装置链，包括基板和通过串联连 接至少两个突变MIT结构得到的突变MIT装置链。突变MIT装置链可包括形成于基板上表面的包括互相串联的至少两 个突变MIT结构的第一突变MIT装置链；以及形成于基板下表面的包括互 相串联的至少两个突变MIT结构的第二突变MIT装置链。第一和第二突变 MIT装置链可以通过穿透基板的并联接触线互相并联连接。根据本专利技术的另一方面，提供一种电气和/或电子系统，包括待保护的 电气和/或电子系统；以及包含并联连接到电气和/或电子系统的突变MIT装 置链的高压噪声消除电路，该突变MIT装置链通过相互串联连接至少两个 突变MIT装置而得到。高压噪声消除电路可以进一步包括并联连接到已包含的突变MIT装置 链的至少一个突变MIT装置链。现在将参考附图更充分地描述本专利技术，在附图中示出了本专利技术的示范性 实施例。然而，专利技术可以由许多不同形式来实施，不能被解释为限于此处提 出的实施例，更确切地，这些实施例是用来使得本专利技术的披露更深入和具体 和向本领域的技术人员更全面地传达本专利技术的思想。在附图中，为了清楚而 夸大了层和区域的厚度。为了便于理解，附图中使用相同的参考标号代表相 同元件。本专利技术提出了 一种新介质和通过使用该新介质消除源于电气和/或电子 系统的静电或高压高频噪声的高压噪声消除电路，该新介质的电学特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种突变金属－绝缘体转变（ＭＩＴ）装置，包括：　　　　基板；以及　　　　分别形成在所述基板的上、下表面上的第一突变金属－绝缘体转变结构和第二突变金属－绝缘体转变结构，其中每个所述第一和第二突变金属－绝缘体转变结构在低于预定限制电压时具有绝缘体特性，且在等于或高于所述限制电压时具有金属特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2005-7-29 10-2005-0069805;KR 2005-12-15 10-20051.一种突变金属-绝缘体转变(MIT)装置，包括基板；以及分别形成在所述基板的上、下表面上的第一突变金属-绝缘体转变结构和第二突变金属-绝缘体转变结构，其中每个所述第一和第二突变金属-绝缘体转变结构在低于预定限制电压时具有绝缘体特性，且在等于或高于所述限制电压时具有金属特性。2. 根据权利要求1所述的突变金属-绝缘体转变装置，其中每个所述第 一和第二突变金属-绝缘体转变结构包括突变金属-绝缘体转变薄膜；和接触所述突变金属-绝缘体转变薄膜的至少两层电极薄膜。3. 根据权利要求2所述的突变金属-绝缘体转变装置，其中所述突变金 属-绝缘体转变薄膜由选自下述群组的至少一种材料形成添加了低浓度空 穴的无机半导体、添加了低浓度空穴的无机绝缘体、添加了低浓度空穴的有 机半导体、添加了低浓度空穴的有机绝缘体、添加了低浓度空穴的半导体、 添加了低浓度空穴的氧化物半导体、以及添加了低浓度空穴的氧化物绝缘 体，其中每种上述材料包括氧、碳、半导体元素(如III-V族和II-IV族)、 过渡金属元素、稀土元素和镧系元素中的至少一种。4. 根据权利要求2所述的突变金属-绝缘体转变装置，其中所述突变金 属-绝缘体转变薄膜由n型半导体-绝缘体形成。5. 根据权利要求2所述的突变金属-绝缘体转变装置，其中所述突变金 属-绝缘体转变薄膜由选自下述群组的至少一种材料形成W、 Mo、 W/Au、 Mo/Au、 Cr/Au、 Ti/W、 Ti/Al/N、 Ni/Cr、 Al/Au、 Pt、 Cr/Mo/Au、 YB2Cu307.d、 Ni/Au、 Ni/Mo、 M/Mo/Au、 Mi/Mo/Ag、 M/Mo/Al、 NiAV、 MAV/Au、 NiAV/Ag 和Ni/W/Al。6. 根据权利要求1所述的突变金属-绝缘体转变装置，其中所述第一突变金属-绝缘体转变结构包括. 形成在所述基板的上表面上的突变金属-绝缘体转变薄膜； 形成在所述基板的上表面的露出部分上并覆盖所述突变金属-绝缘体转变薄膜的一个侧面和所述突变金属-绝缘体转变薄膜的上表面的一部分的第一电极薄膜；和形成在所述基板的上表面的剩余露出部分上并覆盖所述突变金属-绝缘体转变薄膜的另一个侧面和所述突变金属-绝缘体转变薄膜的上表 面的一部分，从而面对所述第一电极薄膜的第二电极薄膜；以及 所述第二突变金属-绝缘体转变结构包括形成在所述基板的下表面上的突变金属-绝缘体转变薄膜；形成在所述基板的下表面的露出部分上并覆盖所述突变金属-绝缘 体转变薄膜的一个侧面和所述突变金属-绝缘体转变薄膜的下表面的一 部分的第一电极薄膜；和形成在所述基板的下表面的剩余露出部分上并覆盖所述突变金属-绝缘体转变薄膜的另一个侧面和所述突变金属-绝缘体转变薄膜的下表 面的一部分，从而面对所述第一电极薄膜的第二电极薄膜。7. 根据权利要求1所述的突变金属-绝缘体转变装置，其中 所述第一突变金属-绝缘体转变结构包括形成在所述基板的上表面上的第 一 电极薄膜； 形成在所述第一电极薄膜的上表面上的突变金属-绝缘体转变薄 膜；和形成在所述突变金属-绝缘体转变薄膜的上表面上的第二电极薄 膜；以及所述第二突变金属-绝缘体转变结构包括形成在所述基板的下表面上的第一电极薄膜；形成在所述第一电极薄膜的下表面上的突变金属-绝缘体转变薄 膜；和形成在所述突变金属-绝缘体转变薄膜的下表面上的第二电极薄膜。8. 根据权利要求6所述的突变金属-绝缘体转变装置，其中所述突变金 属-绝缘体转变装置包括包含形成在所述基板的上表面上的多个第一突变金属-绝缘体转变结构的第一突变金属-绝缘体转变装置链；和包含形成在所述基板的下表面上的多个第二突变金属-绝缘体转变结构 的第二突变金属-绝缘体转变装置链。9. 根据权利要求8所述的突变金属-绝缘体转变装置，其中所述第一突 变金属-绝缘体转变装置链的第一突变金属-绝缘体转变结构通过形成在它们 之间的串联接触线互相串联连接，且所述第二突变金属-绝缘体转变装置链 的第二突变金属-绝缘体转变结构通过形成在它们之间的另 一 串联接触线互 相串联连接。10. 根据权利要求9所述的突变金属-绝缘体转变装置，其中所述第一 和第二突变金属-绝缘体转变装置链通过穿透所述基板的并联接触线互相并 联连接。11. 根据权利要求1所述的突变金属-绝缘体转变装置，其中所述基板 由选自Si、 Si02、 GaAs、 A1203、塑料、玻璃、V205、 PrBa2Cu307、 YBa2Cu307、 MgO、 SrTi03， Nb掺杂的SrTi03、以及绝缘体上硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：金铉卓，姜光镛，金俸准，李镕旭，尹善真，蔡秉圭，金敬玉，
申请(专利权)人：韩国电子通信研究院，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]