專利名稱：靜默電流偵測(cè)方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜默電流偵測(cè)方法及其裝置，尤指一種利用半導(dǎo)體材料具有能帶間隙特性進(jìn)行靜默電流偵測(cè)的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)目前已廣泛應(yīng)用作為照明指示的光源。然而，發(fā)光二極管的公知保養(yǎng)維修技術(shù)，必須經(jīng)由點(diǎn)亮后才能確定是否異常。對(duì)于一般的照明指示，通過點(diǎn)亮發(fā)光二極管來發(fā)現(xiàn)異常狀況，或許不會(huì)造成太大困擾。但對(duì)于交通號(hào)志、車燈等用途，若在行駛中點(diǎn)亮號(hào)志或車燈，可能造成意想不到的危險(xiǎn)；若不在行駛時(shí)點(diǎn)亮，又無法達(dá)到及時(shí)偵測(cè)的效果。
因此，本發(fā)明提供一種靜默電流偵測(cè)(silent current detection)簡(jiǎn)稱靜默偵測(cè)裝置，或稱為零電流偵測(cè)(zero current detection)裝置，可在不點(diǎn)亮發(fā)光二極管的情況下，達(dá)到偵測(cè)異常狀態(tài)的目的。由于本發(fā)明乃利用一般半導(dǎo)體材料具有能帶間隙(energy bandgap)的特性；因此，除了發(fā)光二極管之外，本發(fā)明將可適用于所有以具有能帶間隙的材料制成的組件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種靜默電流偵測(cè)裝置，毋需驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體組件，便可判斷該半導(dǎo)體組件或其驅(qū)動(dòng)控制電路的狀態(tài)。
本發(fā)明的靜默電流偵測(cè)方法，是用于判斷一具有能帶間隙(energybandgap)的半導(dǎo)體組件，例如發(fā)光二極管，或其驅(qū)動(dòng)控制電路的狀態(tài)。于正常狀態(tài)下，該半導(dǎo)體組件的一接點(diǎn)連接至一固定電源，另一接點(diǎn)連接至一驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端，該固定電源用以提供該半導(dǎo)體組件一適當(dāng)電位，驅(qū)動(dòng)控制電路用以驅(qū)動(dòng)該半導(dǎo)體組件；該靜默電流偵測(cè)方法是通過量測(cè)該驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端的電位達(dá)成；據(jù)此，無論該半導(dǎo)體組件是否被驅(qū)動(dòng)，皆可判斷該半導(dǎo)體組件或該驅(qū)動(dòng)控制電路的狀態(tài)。
本發(fā)明的靜默電流偵測(cè)裝置包括一半導(dǎo)體組件、一固定電源、一驅(qū)動(dòng)控制電路及一電位量測(cè)器。該半導(dǎo)體組件具有能帶間隙(energy bandgap)，并具有一第一接點(diǎn)及一第二接點(diǎn)。于正常狀態(tài)下，固定電源連接至該半導(dǎo)體組件的第一接點(diǎn)，以提供一適當(dāng)電位。驅(qū)動(dòng)控制電路具有一控制輸出端，于正常狀態(tài)下連接至該半導(dǎo)體組件的第二接點(diǎn)，以驅(qū)動(dòng)該半導(dǎo)體組件。電位量測(cè)器連接至該驅(qū)動(dòng)控制電路的輸出端。據(jù)此，無論該半導(dǎo)體組件是否被驅(qū)動(dòng)，皆可通過該電位量測(cè)器的量測(cè)結(jié)果，以判斷該半導(dǎo)體組件或其驅(qū)動(dòng)控制電路的狀態(tài)。
上述的半導(dǎo)體組件可為(但不限于)一或多個(gè)串接的發(fā)光二極管，且第一接點(diǎn)為一或多個(gè)串接的發(fā)光二極管的陽(yáng)極接點(diǎn)，第二接點(diǎn)為陰極接點(diǎn)。
上述的電位量測(cè)器可為(但不限于)一比較器，其正極連接至一參考電位，負(fù)極連接至該驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端；通過比較該比較器的正極電位與負(fù)極電位，可判斷該半導(dǎo)體組件是否為開路或短路狀態(tài)。
上述的電位量測(cè)器亦可包括(但不限于)一比較器及一電阻，其中，該比較器的正極連接至一參考電位，該電阻的一端連接至該參考電位，另一端連接至該比較器的負(fù)極，該比較器的負(fù)極并連接至該驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端；通過比較該比較器的正極電位與負(fù)極電位，可判斷該驅(qū)動(dòng)控制電路是否為漏電流狀態(tài)。該參考電位可為驅(qū)動(dòng)控制電路的電源。
上述的驅(qū)動(dòng)控制電路可包括(但不限于)一NMOS晶體管，具有漏極、柵極及源極，其中該漏極為控制輸出端。
本發(fā)明的方法及裝置亦可在半導(dǎo)體組件被驅(qū)動(dòng)時(shí)使用；通常，半導(dǎo)體組件的導(dǎo)通電流約小于200μA。


圖1為本發(fā)明靜默電流偵測(cè)裝置的實(shí)施例的示意圖。
圖2為驅(qū)動(dòng)控制電路中，漏極與其P-型基底形成逆向二極管結(jié)構(gòu)的等效電路圖。
圖3顯示半導(dǎo)體組件的電阻、電流、電壓的關(guān)系。
圖4顯示參考電位設(shè)定值的關(guān)系。
圖5為本發(fā)明靜默電流偵測(cè)裝置的另一實(shí)施例的示意圖。
符號(hào)說明發(fā)光二極管 10 NMOS晶體管 20比較器 30 電阻 40具體實(shí)施方式
圖1為本發(fā)明靜默電流偵測(cè)裝置，主要為應(yīng)用于發(fā)光二極管的實(shí)施例。圖中，靜默電流偵測(cè)裝置包括一或數(shù)個(gè)串接的發(fā)光二極管10，具有一陰極接點(diǎn)及一陽(yáng)極接點(diǎn)；驅(qū)動(dòng)控制電路包括NMOS晶體管20，驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端即NMOS晶體管20的漏極D，控制訊號(hào)則由柵極G輸入。于正常狀態(tài)下，一固定電源連接至發(fā)光二極管10的陽(yáng)極接點(diǎn)，以提供一固定電壓VLED。NMOS晶體管20的源極S接地，漏極D連接至發(fā)光二極管10的陰極接點(diǎn)，以驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管及控制其亮度；漏極D與其P-型基底P-sub則形成等效逆向二極管結(jié)構(gòu)，如圖2的等效電路所示。比較器30的正極連接至一參考電位，負(fù)極連接至驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端。通過比較比較器30的正極電位與負(fù)極電位，可判斷發(fā)光二極管或其驅(qū)動(dòng)控制電路是否為開路或短路狀態(tài)。
本發(fā)明是利用半導(dǎo)體具有能帶間隙(energy bandgap)的特性，就發(fā)光二極管而言，其電壓、電流與電阻的關(guān)系如下RON＝ΔVLED÷ΔION其中，RON為半導(dǎo)體的正向?qū)娮?forward conduction resistant)，約10ohm；ION為正向?qū)娏?forward conduction current)；其關(guān)系及能帶間隙Vf如圖3所示。
在圖1中，驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端的電位Vd(亦即比較器30的負(fù)極電位)如下所示Vd＝VLED-(n×Vf+(RON×ION))其中，Vd為聯(lián)機(jī)正常時(shí)驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端的電位；VLED依目前常用的工業(yè)規(guī)格為5v；n為串接發(fā)光二極管的數(shù)目；Vf為一個(gè)發(fā)光二極管的能帶間隙。當(dāng)ION＝0時(shí)，Vd≈VLED-(n×Vf)由于發(fā)光二極管的能帶間隙為定值，因此，當(dāng)發(fā)光二極管的聯(lián)機(jī)正常時(shí)，在不導(dǎo)通狀態(tài)下Vd約為定值。當(dāng)發(fā)光二極管10與VLED之間為『開路』狀態(tài)，其電源VLED無法提供電壓至驅(qū)動(dòng)控制電路，NMOS晶體管20的漏極電壓會(huì)通過微小逆向電流流向P-型基底，與導(dǎo)致控制輸出端的電位降為接近零。因此，當(dāng)控制輸出端的電位小于默認(rèn)值(VLED-n×Vf)時(shí)，可判斷為異常的開路狀態(tài)。當(dāng)發(fā)光二極管10為『短路』狀態(tài)時(shí)，則至少一個(gè)發(fā)光二極管的能帶間隙被略過，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端的電位增加而大于(VLED-Vf)。因此，在此實(shí)施例中(1)若串接三個(gè)紅色發(fā)光二極管，其Vf為1.4v；則短路參考電位可設(shè)為大約3.6v(＝5-1.4)；開路參考電位可設(shè)為大約0.8V(＝5-3×1.4)。
(2)若串接二個(gè)藍(lán)色發(fā)光二極管，其Vf為2.3v；則短路參考電位可設(shè)為大約2.7v(＝5-2.3)；開路參考電位可設(shè)為大約0.4v(＝5-2×2.3)。
(3)若串接二個(gè)綠色發(fā)光二極管，其Vf為1.7v；則短路參考電位可設(shè)為大約3.3v(＝5-1.7)；開路參考電位可設(shè)為大約1.6v(＝5-2×1.7)。
(4)若將上述紅、藍(lán)、綠發(fā)光二極管各自與一信道(channel)串接，則開路參考電位可略低于上述的參考電位中最小者，約0.3v；短路參考電位可略高于上述參考電位中最大者，約3.7v。圖4顯示各設(shè)定值的關(guān)系，虛線則界定參考電位的范圍。
綜上，通過半導(dǎo)體能隙與發(fā)光二極管的電位關(guān)系式，來決定驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端的電位，并利用比較器的不同參考電位與監(jiān)測(cè)電位做比較，若合則正常；否則異常。根據(jù)本實(shí)施例的靜默電流偵測(cè)裝置，不需將發(fā)光二極管10點(diǎn)亮，便可由比較器30的輸出訊號(hào)Vout判斷發(fā)光二極管的狀態(tài)。
圖5為本發(fā)明靜默電流偵測(cè)裝置，應(yīng)用于發(fā)光二極管的另一實(shí)施例的示意圖。相較于第1圖的實(shí)施例，不同之處在于比較器30的負(fù)極除了連接至驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端外，并經(jīng)由電阻40連接至參考電源，該參考電源為NMOS晶體管20的電源VCC。通過比較比較器30的正極電位與負(fù)極電位，可判斷驅(qū)動(dòng)控制電路是否為漏電流狀態(tài)。令R為電阻40的阻值，I為流經(jīng)電阻40的電流；當(dāng)(VCC-R×I)電位大于(VLED-n×Vf)時(shí)，比較器30的負(fù)極電位VIN-如下所示VIN-＝VCC-(R×I)比較器30的正極電位Vin+如下所示VIN+＝VCC1.當(dāng)NMOS晶體管20正常時(shí)，漏極與P-型基底的漏電流非常微小(約＜1μA)可忽略，則VIN-≈VCC，(VIN+-VIN-)＝0；因此，比較器30的輸出Vout為『0』。
2.當(dāng)NMOS晶體管20的漏極與P-型基底有微漏電流(約＞10μA)時(shí)，則VIN-＝VCC-(R1×I)，(VIN+-VIN-)＞0；因此，比較器30的輸出Vout為『High』同樣地，根據(jù)本實(shí)施例的靜默電流偵測(cè)裝置，不需將發(fā)光二極管點(diǎn)亮，便可由比較器30的輸出訊號(hào)Vout判斷驅(qū)動(dòng)控制電路是否為漏電流狀態(tài)。
本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，雖然都以比較器來量測(cè)驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端的電位，但也可使用其它的組件，只要能達(dá)到電位偵測(cè)的目的即可。此外，由于本發(fā)明乃利用一般半導(dǎo)體材料具有能帶間隙(energy bandgap)的特性；同理可推知，本發(fā)明將可適用于偵測(cè)所有以具有能帶間隙的材料制成的組件。
尤須注意的是，本發(fā)明可在半導(dǎo)體組件未導(dǎo)通(包括發(fā)光二極管未點(diǎn)亮)時(shí)使用；無疑地，亦可在半導(dǎo)體組件導(dǎo)通時(shí)使用。在不影響使用者及觀察者的情況下，必要時(shí)或可提供半導(dǎo)體組件稍大的導(dǎo)通電流，一般約小于200μA。因此，凡根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例衍生的變化或修飾，都應(yīng)屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種靜默電流偵測(cè)裝置，其特征在于，包括一半導(dǎo)體組件，具有能帶間隙，并具有一第一接點(diǎn)及一第二接點(diǎn)；一固定電源，于正常狀態(tài)下連接至該半導(dǎo)體組件的第一接點(diǎn)，以提供一適當(dāng)電位；一驅(qū)動(dòng)控制電路，具有一控制輸出端，該控制輸出端于正常狀態(tài)下連接至該半導(dǎo)體組件的第二接點(diǎn)，以驅(qū)動(dòng)該半導(dǎo)體組件；一電位量測(cè)器，連接至該驅(qū)動(dòng)控制電路的輸出端；據(jù)此，無論該半導(dǎo)體組件是否被驅(qū)動(dòng)，皆可通過該電位量測(cè)器的量測(cè)結(jié)果，以判斷該半導(dǎo)體組件或其驅(qū)動(dòng)控制電路的狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的靜默電流偵測(cè)裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體組件為一或多個(gè)串接的發(fā)光二極管，且該第一接點(diǎn)為該一或多個(gè)串接的發(fā)光二極管的陽(yáng)極接點(diǎn)，該第二接點(diǎn)為該一或多個(gè)串接的發(fā)光二極管的陰極接點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的靜默電流偵測(cè)裝置，其特征在于，該電位量測(cè)器是一比較器，其正極連接至一參考電位，負(fù)極連接至該驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端；通過比較該比較器的正極電位與負(fù)極電位，可判斷該半導(dǎo)體組件是否為開路或短路狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的靜默電流偵測(cè)裝置，其特征在于，該電位量測(cè)器包括一比較器及一電阻，其中，該比較器的正極連接至一參考電位，該電阻的一端連接至該參考電位，另一端連接至該比較器的負(fù)極，該比較器的負(fù)極并連接至該驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端；通過比較該比較器的正極電位與負(fù)極電位，可判斷該驅(qū)動(dòng)控制電路是否為漏電流狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求4所述的靜默電流偵測(cè)裝置，其特征在于，該參考電位為該驅(qū)動(dòng)控制電路的電源。
6.如權(quán)利要求1所述的靜默電流偵測(cè)裝置，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)控制電路包括一NMOS晶體管，具有漏極、柵極及源極，其中該漏極為控制輸出端。
7.如權(quán)利要求1所述的靜默電流偵測(cè)裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體組件被驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)通電流小于200μA。
8.一種靜默電流偵測(cè)裝置，其特征在于，包括至少一個(gè)發(fā)光二極管，具有一陰極接點(diǎn)及一陽(yáng)極接點(diǎn)；一固定電源，于正常狀態(tài)下連接至該發(fā)光二極管的陽(yáng)極接點(diǎn)，以提供一適當(dāng)電位；一驅(qū)動(dòng)控制電路，具有一控制輸出端，于正常狀態(tài)下連接至該發(fā)光二極管的陰極接點(diǎn)，以驅(qū)動(dòng)該發(fā)光二極管；一電位量測(cè)器，連接至該發(fā)光二極管的陰極接點(diǎn)或該驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端；據(jù)此，無論該發(fā)光二極管是否被驅(qū)動(dòng)，皆可通過該電位量測(cè)器的量測(cè)結(jié)果，判斷該發(fā)光二極管或其驅(qū)動(dòng)控制電路的狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求8所述的靜默電流偵測(cè)裝置，其特征在于。該電位量測(cè)器是一比較器，其正極連接至一參考電位，負(fù)極連接至該驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端；通過比較該比較器的正極電位與負(fù)極電位，可判斷該發(fā)光二極管是否為開路或短路狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求8所述的靜默電流偵測(cè)裝置，其特征在于，該電位量測(cè)器包括一比較器及一電阻，其中，該比較器的正極連接至一參考電位，該電阻的一端連接至該參考電位，另一端連接至該比較器的負(fù)極，該比較器的負(fù)極并連接至該驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端；通過比較該比較器的正極電位與負(fù)極電位，可判斷該驅(qū)動(dòng)控制電路是否為漏電流狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求10所述的靜默電流偵測(cè)裝置，其特征在于，該參考電位為該驅(qū)動(dòng)控制電路的電源。
12.如權(quán)利要求8所述的靜默電流偵測(cè)裝置，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)控制電路包括一NMOS晶體管，具有漏極、柵極及源極，其中該漏極為控制輸出端。
13.如權(quán)利要求8所述的靜默電流偵測(cè)裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體組件被驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)通電流小于200μA。
14.一種靜默電流偵測(cè)方法，用于判斷一具有能帶間隙的半導(dǎo)體組件或其驅(qū)動(dòng)控制電路的狀態(tài)，于正常狀態(tài)下，該半導(dǎo)體組件的一接點(diǎn)連接至一固定電源，另一接點(diǎn)連接至一驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端，該固定電源用以提供該半導(dǎo)體組件一適當(dāng)電位，驅(qū)動(dòng)控制電路用以驅(qū)動(dòng)該半導(dǎo)體組件；該靜默電流偵測(cè)方法是通過量測(cè)該驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端的電位達(dá)成；據(jù)此，無論該半導(dǎo)體組件是否被驅(qū)動(dòng)，皆可判斷該半導(dǎo)體組件或該驅(qū)動(dòng)控制電路的狀態(tài)。
15.如權(quán)利要求14所述的靜默電流偵測(cè)方法，其特征在于，該半導(dǎo)體組件被驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)通電流小于200μA。
16.一種靜默電流偵測(cè)方法，其特征在于，用于判斷一發(fā)光二極管或其驅(qū)動(dòng)控制電路的狀態(tài)，于正常狀態(tài)下，該發(fā)光二極管的陽(yáng)極接點(diǎn)連接至一固定電源，陰極接點(diǎn)連接至一驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端，該固定電源用以提供該發(fā)光二極管一適當(dāng)電位，驅(qū)動(dòng)控制電路用以驅(qū)動(dòng)該發(fā)光二極管；該靜默電流偵測(cè)方法是通過量測(cè)該驅(qū)動(dòng)控制電路的控制輸出端的電位達(dá)成；據(jù)此，無論該發(fā)光二極管是否被驅(qū)動(dòng)，皆可判斷該發(fā)光二極管或該驅(qū)動(dòng)控制電路的狀態(tài)。
17.如權(quán)利要求16所述的靜默電流偵測(cè)方法，其特征在于，該半導(dǎo)體組件被驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)通電流小于200μA。
全文摘要
本發(fā)明提供一種靜默電流偵測(cè)方法及其裝置，是利用一般半導(dǎo)體材料具有能帶間隙(energy bandgap)的特性。因此，無論該半導(dǎo)體組件是否被驅(qū)動(dòng)，皆可判斷該半導(dǎo)體組件或其驅(qū)動(dòng)控制電路的狀態(tài)。除了發(fā)光二極管之外，本發(fā)明的靜默電流偵測(cè)方法及其裝置尚可適用其它以具有能帶間隙材料制成的組件。
文檔編號(hào)G01R31/00GK101059537SQ20061007672
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2006年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月18日
發(fā)明者王弘宗 申請(qǐng)人:聚積科技股份有限公司