TWI610512B - 受電裝置 - Google Patents

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TWI610512B
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山崎舜平
Shunpei Yamazaki
小山潤
Jun Koyama
鹽野入豐
Yutaka Shionoiri
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半導體能源研究所股份有限公司
Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd.
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Abstract

本發明的目的之一是提供可以減少以無線的方式從供電裝置向移動體供應電力時的電力浪費的移動體的結構。此外，本發明的目的之一是提供能夠將釋放到周圍的無線電波的強度抑制得較低的移動體的結構。在對移動體供應電力之前，從供電裝置輸出用來進行天線的對準的無線電波。換言之，從供電裝置藉由兩個階段輸出無線電波。第一階段的無線電波的輸出是為了對準供電裝置及移動體分別具有的天線的位置而進行的。第二階段的無線電波的輸出是為了從供電裝置向移動體供應電力而進行的。

Description

受電裝置
本發明係關於一種利用電動機推進且能夠以無線的方式對二次電池進行充電的移動體。再者，本發明還關於一種包括上述移動體及以無線的方式對上述移動體供應電力的供電裝置的無線供電系統。此外，本發明還關於一種該無線供電系統中的無線通信方法。
近年來，因全球變暖等的環境問題更嚴重而節省能量的技術、創造能量的技術、儲存能量的技術受到注目。特別是，具有二次電池的移動體，具體的是，不論是兩輪、四輪，使用儲存在二次電池中的電力並由電動機推進的移動體諸如摩托化自行車、電動汽車等不但利用儲存能量的技術，而且可以抑制二氧化碳的排出量，從而對這種移動體積極地進行技術開發。
目前，可以使用在一般家庭廣泛使用的家用交流電源作為供電裝置或利用具備急速充電器等的供電裝置的公用 供電設備來進行上述移動體所具有的二次電池的充電。在任何情況下，在進行充電時，一般地使用藉由將插頭***到插座形成電連接的連接器。
當使用該連接器對二次電池進行充電時，藉由使插頭一側的導體和插座一側的導體接觸，形成移動體和供電裝置之間的電連接。因此，每次進行充電需要插上或拔下插頭，而且有因反復充電而發生連接器的劣化的憂慮。此外，電動汽車等的較大的移動體在進行充電時需要大電力。由此，因為觸電、水分等所引起的漏電帶來較大危害，需要小型使用連接器，所以在安全方面上存在問題。
近年來，為了避免這些連接器所引起的問題，正在對以無線的方式從供電裝置向移動體供應電力的無線供電系統進行研究開發(例如，下述專利文獻1)。藉由利用無線供電系統，即使不使用連接器也可以對二次電池進行充電。
[專利文獻1]日本專利申請公開2004-229425號公報
在上述無線供電系統中，移動體的天線接收從供電裝置的天線發送的無線電波而將它轉換為電能，並儲存在二次電池中。這種將無線電波的能量轉換為電能時的轉換效率顯著地受到供電裝置的天線與移動體的天線之間的位置關係的影響。也就是說，供電裝置的天線位置和移動體的天線位置之間的偏差越大，則轉換效率越低且無法高效地進行二次電池的充電。然而，雖然也取決於設置天線的位 置，但是移動體的操縱者通常難以在操縱移動體時準確地把握移動體的天線與供電裝置的天線之間的位置關係。
此外，在很多情況下，從供電裝置的天線輸出大致一定且具有大電力的無線電波。因此，當天線之間的位置關係錯開而充電的轉換效率降低時，不但浪費電力，而且沒有轉換為電能的大電力的無線電波釋放到周圍。即使人體等的生物體被照射所釋放的無線電波，也因為其大部分被吸收而成為熱，所以認為沒有問題。但是，無線電波對生物體造成的影響的大部分還不清楚。由此，希望將釋放到周圍的無線電波的強度抑制得較低。
鑒於上述課題，本發明的目的之一是提供一種移動體結構，其中可以減少以無線的方式從供電裝置對移動體供應電力時的電力浪費。本發明的目的之一是提供一種移動體結構，其中可以將釋放到周圍的無線電波的強度抑制得較低。
本發明的目的之一是提供一種無線供電系統及無線供電方法，其中可以減少以無線的方式從供電裝置向移動體供應電力時的電力浪費。本發明的目的之一是提供一種無線供電系統及無線供電方法，其中可以將在進行充電時從供電裝置釋放到周圍的無線電波的強度抑制得較低。
為了解決上述各種問題，在本發明的一個實施例中，在對移動體供應電力之前從供電裝置輸出用來進行天線的 對準的無線電波。換言之，在本發明的一個實施例中，從供電裝置藉由兩個階段輸出無線電波。第一階段的無線電波的輸出是為了對準供電裝置及移動體分別具有的天線的位置而進行的。第二階段的無線電波的輸出是為了從供電裝置向移動體供應電力而進行的。
當供電裝置輸出第一階段的無線電波時，移動體接收該無線電波並將它轉換為電信號。該電信號的強度包括供電裝置和移動體分別具有的天線的距離、方向等的位置關係作為資訊。因此，藉由使用該電信號，把握上述天線的位置關係，從而可以改變移動體或供電裝置的位置或方向以使它們成為最適合於供應電力的位置關係。
另外，對在第一階段輸出的無線電波只要具有能夠把握供電裝置的天線與移動體的天線之間的位置關係的程度的強度，即可。由此，可以將在第一階段中輸出的無線電波的強度抑制得較低於第二階段中輸出的用來對移動體供應電力的無線電波的強度。
此外，本發明說明所示的移動體是指利用儲存在二次電池中的電力並由電動機推進的移動單元。在其範疇內包括汽車(自動二輪車、三輪以上的汽車)、包括電動輔助自行車的摩托化自行車、飛機、船舶、鐵路車廂等。
明確而言，根據本發明的一個實施例的移動體包括：使用從供電裝置依次發送的第一無線電波和第二無線電波分別產生第一電信號及第二電信號的天線電路；使用所述第一電信號抽出所述供電裝置與移動體之間的位置關係作 為資訊的信號處理電路；使用所述第二電信號儲存電能的二次電池；以及由所述二次電池供應所述電能的電動機。
此外，明確而言，根據本發明的一個實施例的無線供電系統，包括：具有第一天線電路的供電裝置；以及移動體，其中，所述移動體包括：使用從所述第一天線電路依次發送的第一無線電波及第二無線電波分別產生第一電信號及第二電信號的第二天線電路；使用所述第一電信號抽出與所述供電裝置之間的位置關係作為資訊的信號處理電路；使用所述第二電信號儲存電能的二次電池；以及由所述二次電池供應所述電能的電動機。
此外，明確而言，根據本發明的一個實施例的無線供電方法，包括如下步驟：從供電裝置所具有的第一天線電路發送第一無線電波；移動體所具有的第二天線電路使用所述第一無線電波產生第一電信號；所述移動體所具有的信號處理電路使用所述第一電信號來抽出所述供電裝置與所述移動體之間的位置關係作為資訊；根據所述位置關係判斷是否從所述第一天線電路發送第二無線電波；當從所述第一天線電路發送所述第二無線電波時，所述第二天線電路使用所述第二無線電波產生第二電信號；使用所述第二電信號將電能儲存在所述移動體所具有的二次電池中；以及從所述二次電池向所述移動體所具有的電動機供應所述電能。
注意，移動體的操縱者或管理供電裝置的操作的人可以根據由信號處理電路抽出的供電裝置與移動體之間的位 置關係的資訊人工判斷是否開始二次電池的充電。或者，也可以在移動體所具有的信號處理電路中判斷是否開始二次電池的充電，利用無線電波將其判斷結果傳送到供電裝置作為信號。或者，也可以利用無線電波將供電裝置與移動體之間的位置關係的資訊直接從移動體傳送到供電裝置作為信號，且在供電裝置一側判斷是否開始二次電池的充電。
根據本發明的一個實施例，可以容易使供電裝置及移動體分別具有的天線的位置關係最適化，所以可以抑制在充電時產生的電力浪費。此外，將未利用於充電而從供電裝置釋放到周圍的無線電波的強度抑制得較低。
100‧‧‧移動體
101‧‧‧受電裝置部
102‧‧‧移動體用天線電路
103‧‧‧信號處理電路
104‧‧‧二次電池
105‧‧‧整流電路
106‧‧‧調變電路
107‧‧‧電源電路
108‧‧‧解調變電路
109‧‧‧振盪電路
110‧‧‧電源負荷部
111‧‧‧電動機
112‧‧‧驅動部
113‧‧‧內燃機
114‧‧‧原動機
115‧‧‧輸出裝置
116‧‧‧輸入裝置
200‧‧‧供電裝置
201‧‧‧供電裝置用天線電路
202‧‧‧信號處理電路
203‧‧‧整流電路
204‧‧‧調變電路
205‧‧‧解調變電路
206‧‧‧振盪電路
300‧‧‧汽車
301‧‧‧供電裝置用天線電路
302‧‧‧移動體用天線電路
303‧‧‧供電裝置用天線
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305‧‧‧最適區
401‧‧‧天線
402‧‧‧電容器
403‧‧‧輸入端子
404‧‧‧輸入端子
410‧‧‧導體
411‧‧‧接插元件
412‧‧‧接插元件
413‧‧‧佈線
500‧‧‧汽車
501‧‧‧供電裝置用天線電路
502‧‧‧移動體用天線電路
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504‧‧‧驅動輪
601‧‧‧電晶體
602‧‧‧電晶體
610‧‧‧電晶體
611‧‧‧閘極電極
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613‧‧‧氧化物半導體膜
614‧‧‧源極電極
615‧‧‧汲極電極
616‧‧‧絕緣膜
620‧‧‧電晶體
631‧‧‧閘極電極
632‧‧‧閘極絕緣膜
633‧‧‧氧化物半導體膜
634‧‧‧通道保護膜
635‧‧‧源極電極
636‧‧‧汲極電極
637‧‧‧絕緣膜
640‧‧‧電晶體
641‧‧‧閘極電極
642‧‧‧閘極絕緣膜
643‧‧‧源極電極
644‧‧‧汲極電極
645‧‧‧氧化物半導體膜
646‧‧‧絕緣膜
650‧‧‧電晶體
651‧‧‧源極電極
652‧‧‧汲極電極
653‧‧‧氧化物半導體膜
654‧‧‧閘極絕緣膜
655‧‧‧閘極電極
656‧‧‧絕緣膜
800‧‧‧電晶體
801‧‧‧輸入端子
802‧‧‧輸出端子
803‧‧‧電容元件
810‧‧‧電晶體
811‧‧‧輸入端子
812‧‧‧輸出端子
813‧‧‧電容元件
814‧‧‧電晶體
1301‧‧‧摩托艇
1302‧‧‧移動體用天線電路
1303‧‧‧供電裝置用天線電路
1311‧‧‧電動輪椅
1312‧‧‧移動體用天線電路
1313‧‧‧供電裝置用天線電路
圖1是示出移動體及無線供電系統的結構的圖；圖2是示出移動體及無線供電系統的結構的圖；圖3是示出移動體及供電裝置的工作的階段的流程圖；圖4是示出移動體及供電裝置的工作的階段的流程圖；圖5是示出移動體及無線供電系統的結構的圖；圖6是示出移動體及無線供電系統的結構的圖；圖7是示出移動體及無線供電系統的結構的圖；圖8A至8C是示出移動體接近供電裝置用天線電路的情況的圖； 圖9A和9B是供電裝置用天線和移動體用天線相鄰的情況的圖；圖10A和10B是天線電路的電路圖；圖11A至11C是示出天線的形狀的圖；圖12A和12B是供電裝置及移動體的圖；圖13A和13B是移動體的圖；圖14A和14B是整流電路的圖；以及圖15A至15D是示出電晶體的結構的圖。
下面，關於本發明的實施例將參照附圖給予詳細說明。但是，本發明不侷限於下面的說明，所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實，就是其方式和詳細內容可以被變換為各種各樣的形式而不脫離本發明的宗旨及其範圍。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在本實施例所記載的內容中。
實施例1
圖1的方塊圖示出根據本發明的一個實施例的移動體及使用上述移動體和供電裝置的無線供電系統的結構作為一例。另外，雖然在方塊圖中，按照其功能分類移動體或供電裝置中的結構要素而示出為彼此獨立的方塊，但是，實際上的結構要素難以按照其功能完全劃分，且一個結構要素可能會關於多個功能。
在圖1中，移動體100包括受電裝置部101、電源負荷部110。受電裝置部101至少包括移動體用天線電路102、信號處理電路103、二次電池104。此外，電源負荷部110至少包括電動機111。
注意，二次電池104是蓄電單元，例如，在其範疇內包括鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。
此外，供電裝置200包括供電裝置用天線電路201、信號處理電路202。信號處理電路202控制供電裝置用天線電路201的工作。也就是說，可以控制從供電裝置用天線電路201發送的無線電波的強度、頻率等。
供電裝置200在對移動體100供應電力之前，為了對移動體100和供電裝置200進行對準，從供電裝置用天線電路201發送對準用無線電波作為測試信號。在移動體100中，移動體用天線電路102接收上述測試信號，然後將它轉換為電信號並傳送到信號處理電路103。
所接收的測試信號的強度根據移動體用天線電路102和供電裝置用天線電路201之間的距離、方向等位置關係不同。在信號處理電路103中，根據所接收的測試信號的強度，抽出移動體用天線電路102與供電裝置用天線電路201之間的位置關係作為資訊。
而且，所接收的測試信號的強度充分高是指無線電波被轉換為電信號時的能量的轉換效率充分高。因此，判斷移動體用天線電路102與供電裝置用天線電路201之間的位置關係處於適合於開始充電的狀態。
與此相反，所接收的測試信號的強度不充分是指無線電波被轉換為電信號時的能量的轉換效率低。因此，判斷移動體用天線電路102與供電裝置用天線電路201之間的位置關係不處於適合於開始充電的狀態。
注意，設計者可以適當地設定判斷移動體用天線電路102與供電裝置用天線電路201之間的位置關係是否處於適合於開始充電的狀態的基準。
此外，移動體100的操縱者或管理供電裝置200的操作的人可以根據由信號處理電路103抽出的上述位置關係的資訊人工判斷是否開始二次電池104的充電。
藉由從供電裝置200的供電裝置用天線電路201發送充電用無線電波，進行二次電池104的充電。在移動體100中，移動體用天線電路102接收上述充電用無線電波，且將它轉換為電信號而傳送到信號處理電路103。而且，該電信號從信號處理電路103傳送到二次電池104，然後儲存在二次電池104中作為電能。
電動機111藉由將儲存在二次電池104中的電能轉換為機械能，使移動體100推進。
另外，當因測試信號的強度不充分而不能開始充電時，藉由改變移動體100或供電裝置200的位置或方向，修改移動體用天線電路102與供電裝置用天線電路201之間的位置關係。或者，也可以藉由不使移動體100或供電裝置200移動，直接改變移動體用天線電路102或供電裝置用天線電路201的位置或方向，謀求修改位置關係。而 且，在修改位置關係之後，再次利用測試信號判斷移動體用天線電路102與供電裝置用天線電路201之間的位置關係是否處於適合於開始充電的狀態。
作為測試信號發送的無線電波具有可以把握供電裝置用天線電路201與移動體用天線電路102之間的位置關係的程度的強度，即可。因此，可以將上述無線電波的強度抑制得充分低於充電用無線電波的強度。
另外，當多次發送測試信號來進行對準時，所發送的各測試信號的強度不一定必須相同。例如，也可以每次進行對準時降低下一次發送的測試信號的強度。或者，也可以在供電裝置用天線電路201與移動體用天線電路102之間的位置關係不良而完全不能接收最初發送的測試信號時，下次發送強度高的測試信號。
此外，在本發明的一個實施例中，對於充電用無線電波的頻率沒有特別的限制，只要具有能夠傳送電力的頻率就可以採用任何頻帶。例如，充電用無線電波可以為135kHz的LF帶(長波)、13.56MHz的HF帶、900MHz至1GHz的UHF帶或2.45GHz的微波帶。
此外，用作測試信號的無線電波可以具有與充電用無線電波相同的頻帶的頻率或與其不同的頻帶的頻率。
另外，作為無線電波的傳送方式，有各種種類諸如電磁耦合方式、電磁感應方式、共振方式、微波方式等而適當地選擇即可。然而，為了抑制雨、泥等的含水的異物所引起的能量的損失，在本發明的一個實施例中較佳使用電 磁感應方式、共振方式，其中利用頻率低的頻帶，明確而言，其頻率為短波的3MHz至30MHz、中波的300kHz至3MHz、長波的30kHz至300kHz及超長波的3kHz至30kHz。
在本發明的一個實施例中，可以根據測試信號的強度抽出移動體用天線電路102與供電裝置用天線電路201之間的位置關係的資訊。而且，上述位置關係的資訊有助於移動體100的操縱者在操縱移動體100時進行的移動體100和供電裝置200的對準。或者，有助於管理供電裝置200的操作的人在操作供電裝置200時進行的移動體100和供電裝置200的對準。由此，移動體100和供電裝置200的對準變容易，所以可以抑制在充電時產生的電力浪費。此外，可以將未利用於充電而從供電裝置200釋放到周圍的無線電波的強度抑制得較低。
實施例2
在本實施例中說明根據本發明的一個實施例的移動體及使用上述移動體及供電裝置的無線供電系統的更詳細的結構。
圖2的方塊圖示出根據本發明的一個實施例的移動體及使用上述移動體和供電裝置的無線供電系統的結構作為一例。在圖2中，與圖1同樣，移動體100包括受電裝置部101和電源負荷部110。
受電裝置部101至少包括移動體用天線電路102、信 號處理電路103、二次電池104、整流電路105、調變電路106、電源電路107。
電源負荷部110至少包括電動機111、其工作被電動機111控制的驅動部112。
此外，供電裝置200至少包括供電裝置用天線電路201、信號處理電路202、整流電路203、調變電路204、解調變電路205、振盪電路206。
接著，參照圖3所示的流程圖說明圖2所示的移動體100和供電裝置200的工作。
可以藉由劃分進行移動體100和供電裝置200的對準的第一階段和進行充電的第二階段，說明圖2所示的移動體100和供電裝置200的工作。
首先，在第一階段中，從供電裝置用天線電路201發送對準用無線電波作為測試信號(A01：測試信號的發送)。明確而言，信號處理電路202產生對準所需要的信號。該信號包括無線電波的強度、頻率等的資訊。而且，藉由調變電路204根據該信號及在振盪電路206中產生的頻率一定的信號對供電裝置用天線電路201施加電壓，從供電裝置用天線電路201發送對準用無線電波作為測試信號。
從供電裝置用天線電路201發送的測試信號被移動體100所具有的移動體用天線電路102接收(B01：測試信號的接收)。所接收的測試信號在移動體用天線電路102中被轉換為電信號，並在整流電路105中被整流，然後傳 送到信號處理電路103。
所接收的測試信號的強度根據移動體用天線電路102和供電裝置用天線電路201之間的距離、方向等位置關係不同。在信號處理電路103中，根據從整流電路105發送來的電信號中的與測試信號的強度有關的資料，抽出移動體用天線電路102與供電裝置用天線電路201之間的位置關係作為資訊。
而且，在信號處理電路103中，根據所接收的測試信號的強度，判斷移動體用天線電路102和供電裝置用天線電路201之間的位置關係是否處於適合於開始充電的狀態(B02：是否處於適合於開始充電的狀態的判斷)。
所接收的測試信號的強度不充分是指無線電波被轉換為電信號時的能量的轉換效率低。因此，判斷移動體用天線電路102與供電裝置用天線電路201之間的位置關係不處於適合於開始充電的狀態。而且，在不適合於開始充電的狀態下，藉由改變移動體100或供電裝置200的位置或方向，修改移動體用天線電路102與供電裝置用天線電路201之間的位置關係(B03：天線電路之間的位置關係的修改)。或者，也可以藉由不使移動體100或供電裝置200移動，直接改變移動體用天線電路102或供電裝置用天線電路201的位置或方向，謀求修改位置關係。而且，在修改位置關係之後，再次反復進行(A01：測試信號的發送)至(B02：是否處於適合於開始充電的狀態的判斷)的步驟來進行對準。
所接收的測試信號的強度充分高是指無線電波被轉換為電信號時的能量的轉換效率充分高。因此，判斷移動體用天線電路102與供電裝置用天線電路201之間的位置關係處於適合於開始充電的狀態。
在判斷處於適合於開始充電的狀態的情況下，對準結束且充電的準備完成。於是，信號處理電路103產生用來對供電裝置200通知準備完成的信號。然後，藉由調變電路106根據該信號對移動體用天線電路102施加電壓，從移動體用天線電路102發送通知準備完成的信號作為無線電波(B04：通知準備完成的信號的發送)。
然後，作為無線電波在供電裝置200的供電裝置用天線電路201中接收通知準備完成的信號(A02：通知準備完成的信號的接收)。所接收的信號在供電裝置用天線電路201中轉換為電信號，且在整流電路203中被整流。被整流的信號在解調變電路205中被解調，然後傳送到信號處理電路202。在信號處理電路202接收通知準備完成的信號(解調的信號)之後，移動體100和供電裝置200的工作從第一階段進到第二階段。
在第二階段中，從供電裝置用天線電路201發送充電用無線電波(A03：充電用無線電波的發送)。明確而言，信號處理電路202產生充電所需要的信號。該信號包括無線電波的強度、頻率等的資訊。而且，藉由調變電路204根據該信號及在振盪電路206中產生的頻率一定的信號對供電裝置用天線電路201施加電壓，從供電裝置用天 線電路201發送充電用無線電波。
從供電裝置用天線電路201發送的充電用無線電波在移動體100所具有的移動體用天線電路102被接收。所接收的充電用無線電波在移動體用天線電路102中被轉換為電信號，並在整流電路105中被整流，然後傳送到信號處理電路103。而且，將該電信號從信號處理電路103傳送到二次電池104，並作為電能儲存在二次電池104中。
當二次電池104的充電完成時(B05：充電完成)，在信號處理電路103中，產生用來對供電裝置200通知充電完成的信號。而且，藉由調變電路106根據該信號對移動體用天線電路102施加交流電壓，從移動體用天線電路102發送通知充電完成的信號作為無線電波(B06：通知充電完成的信號的發送)。
而且，作為無線電波在供電裝置200的供電裝置用天線電路201中接收通知充電完成的信號(A04：通知充電完成的信號的接收)。所接收的信號在供電裝置用天線電路201中被轉換為電信號，並在整流電路203中被整流。被整流的信號在解調變電路205中被調變，然後傳送到信號處理電路202。在信號處理電路202接收通知充電完成的信號(解調的信號)之後，信號處理電路202對振盪電路206及調變電路204發送用來停止發送無線電波的信號，來停止發送充電用無線電波(A05：充電用無線電波的發送的停止)。
儲存在二次電池104中的電能在電源電路107中恒電 壓化而供應到電動機111。電動機111將被供應的電能轉換為機械能來使驅動部112開動。
注意，雖然在本實施例中，在移動體100所具有的信號處理電路103中判斷是否開始二次電池104的充電，且利用無線電波將其判斷結果傳送到供電裝置200作為信號，但是本發明的一個實施例不侷限於這種結構。例如，也可以利用無線電波將供電裝置200與移動體100之間的位置關係的資訊從移動體100直接傳送到供電裝置200作為信號，且在供電裝置200一側判斷是否開始二次電池104的充電。在此情況下，也可以藉由供電裝置200的移動，修改位置關係。或者，也可以從供電裝置200向移動體100傳送要求修改位置關係的信號，並藉由移動體100的移動修改位置關係。而且，因為不需要將通知充電的準備完成的信號從移動體100傳送到供電裝置200，所以在(B02：是否處於適合於開始充電的狀態的判斷)之後可以直接進到(A03：充電用無線電波的發送)。
此外，作為在調變電路106或調變電路204中使用的調變的方式，可以使用各種方式諸如振幅調變、頻率調變、相位調變等。
此外，也可以藉由調變電路106根據通知充電的準備完成的信號或通知充電完成的信號對移動體用天線電路102施加交流電壓，對從供電裝置用天線電路201發送的載波進行調變，從而將該信號從移動體100發送到供電裝置200。
另外，也可以在第一階段中，為了對供電裝置200指示測試信號的發送，在移動體100所具有的受電裝置部101設置振盪電路，從移動體100發送起始信號。在此情況下，振盪電路也可以與調變電路106電連接，即可。圖4示出從移動體100發送起始信號的流程圖。在圖4所示的流程圖中，信號處理電路103產生起始信號。該信號包括無線電波的強度、頻率等的資訊。而且，藉由調變電路106根據該信號及在振盪電路中產生的頻率一定的信號，對移動體用天線電路102施加電壓，來從移動體用天線電路102發送起始信號作為無線電波(B00：指示測試信號的發送的起始信號的發送)。
然後，在供電裝置200的供電裝置用天線電路201中接收起始信號(A00：起始信號的接收)。所接收的信號在供電裝置用天線電路201中被轉換為電信號，且在整流電路203中被整流。被整流的信號在解調變電路205中被解調，然後傳送到信號處理電路202。
信號處理電路202當接收起始信號時產生對準所需要的信號。該信號包括無線電波的強度、頻率等的資訊。而且，藉由調變電路204根據該信號及在振盪電路206中產生的頻率一定的信號對供電裝置用天線電路201施加電壓，從供電裝置用天線電路201發送對準用無線電波作為測試信號(A01：測試信號的發送)。然後，由於(A01：測試信號的發送)之後的步驟與圖3所示的流程圖相同，因此可以參照上述記載。
此外，圖2所示的移動體100中的受電裝置部101也可以包括解調變電路。圖5的方塊圖示出移動體100包括解調變電路108時的移動體及使用上述移動體和供電裝置的無線供電系統的結構作為一例。在圖5中，只有移動體100中的受電裝置部101包括解調變電路108的點與圖2的結構不同。
可以與圖2所示情況同樣地根據圖3及圖4所示的流程圖說明圖5所示的移動體100及供電裝置200的工作。但是，在根據圖4所示的流程圖的情況下，在移動體100所具有的受電裝置部101中設置振盪電路，且使振盪電路與調變電路106電連接，即可。另外，在圖5所示的情況中，當在移動體用天線電路102中作為無線電波接收測試信號時(B01：測試信號的接收)，所接收的測試信號在移動體用天線電路102中被轉換為電信號，且在整流電路105中被整流，然後在解調變電路108中被解調。而且，被解調的測試信號傳送到信號處理電路103。
當被解調的測試信號的強度不充分時，信號處理電路103不能根據該測試信號進行信號處理。因此，不能進到下一個步驟，即產生用來對供電裝置200通知準備完成的信號。此外，當解調的測試信號的強度充分高時，根據該測試信號進行信號處理。因此，可以進到下一個製程，即產生用來對供電裝置200通知準備完成的信號。也就是說，決定信號處理電路103是否能夠根據被解調的測試信號的強度進行信號處理，由此可以判斷是否處於適合於開 始充電的狀態(B02：是否處於適合於開始充電的狀態的判斷)。
而且，在不適合於開始充電的狀態下，藉由改變移動體100或供電裝置200的位置或方向，修改移動體用天線電路102與供電裝置用天線電路201之間的位置關係(B03：天線電路之間的位置關係的修改)。或者，也可以藉由不使移動體100或供電裝置200移動，直接改變移動體用天線電路102或供電裝置用天線電路201的位置或方向，謀求修改位置關係。而且，在修改位置關係之後，再次反復進行(A01：測試信號的發送)至(B02：是否處於適合於開始充電的狀態的判斷)的步驟來進行對準。
此外，在適合於開始充電的情況下，信號處理電路103產生用來對供電裝置200通知準備的完成的信號。而且，藉由調變電路106根據該信號對移動體用天線電路102施加交流電壓，從移動體用天線電路102發送通知準備完成的信號作為無線電波(B04：通知準備完成的信號的發送)。然後，由於(B04：通知準備完成的信號的發送)之後的步驟與圖3或圖4所示的流程圖相同，因此可以參照上述記載。
但是，在圖5所示的情況下，也可以使充電用無線電波在移動體用天線電路102中被轉換為電信號，且在整流電路105中被整流，然後不藉由解調變電路108地傳送到信號處理電路103。
此外，圖2所示的移動體100除了電動機111之外還 可以使用內燃機作為原動機。圖6的方塊圖示出移動體100具有內燃機時的移動體及使用上述移動體及供電裝置的無線供電系統的結構作為一例。
在圖6的工作中，可以與圖2及圖5的情況同樣地根據圖3及圖4所示的流程圖進行說明。但是，當根據圖4所示的流程圖進行說明時，可以在移動體100所具有的受電裝置部101中設置振盪電路，且振盪電路電連接到調變電路106。
在圖6中，只有如下點與圖2不同：移動體100在電源負荷部110中包括內燃機113；電動機111和內燃機113用作原動機114。而且，儲存在二次電池104中的電能在電源電路107中恒電壓化，而供應到電動機111和內燃機113。
電動機111將被供應的電能轉換為機械能，來使驅動部112工作。此外，內燃機113使用被供應的電能進行火花塞的點火來開動並使驅動部112工作。
此外，圖2所示的移動體100的電源負荷部110也可以包括輸出裝置。圖7的方塊圖示出移動體100的電源負荷部110包括輸出裝置115的情況下的移動體及使用上述移動體及供電裝置的無線供電系統的結構作為一例。
在圖7中，只有移動體100中的電源負荷部110包括輸出裝置115和輸入裝置116的點與圖2不同。輸出裝置115是用來將在信號處理電路103中從測試信號抽出的資訊輸出到外部的裝置，例如，在其範疇內包括顯示器、 燈、揚聲器等。輸入裝置116是用來對移動體100從外部輸入資訊的裝置，例如，在其範疇內包括方向盤、制動器、加速器、開關等。
在圖7的工作中，也可以與圖2、圖5及圖6的情況同樣地根據圖3及圖4所示的流程圖進行說明。但是，當根據圖4所示的流程圖進行說明時，可以在移動體100所具有的受電裝置部101中設置振盪電路，且振盪電路電連接到調變電路106。
在圖3或圖4所示的流程圖中，當判斷出移動體用天線電路102與供電裝置用天線電路201之間的位置關係是否處於適合於開始充電的狀態時(B02：是否處於適合於開始充電的狀態的判斷)，可以使用輸出裝置115輸出判斷的結果作為資訊。或者，也可以使用輸出裝置115輸出在移動體100中所接收的測試信號的相對強度作為資訊，且操縱者判斷位置關係是否處於適合於開始充電的狀態。
移動體100的操縱者可以利用使用輸出裝置115輸出的資訊來知道移動體100與供電裝置200之間的位置關係，或是否需要修改上述位置關係。
而且，當修改位置關係時，移動體100的操縱者從輸入裝置116對移動體100輸入用來改變移動體100的位置或方向的資訊。然後，藉由根據從輸入裝置116輸入的資訊控制驅動部112的工作，改變移動體100或移動體用天線電路102的方向或位置。
當不需要修改位置關係時，可以從輸入裝置116向移 動體100輸入進到下一個的步驟的指示作為資訊。
另外，輸出裝置115也可以輸出在從對準開始到對移動體100的電力傳送結束的一系列步驟中，工作進到哪一個步驟的資訊。
注意，在圖2、圖5、圖6、圖7所示的方塊圖中，也可以適當地設置有DC-DC轉換器、以防止二次電池104的過充電的方式控制電源電路107的工作的過充電控制電路。
在本發明的一個實施例中，可以根據測試信號的強度抽出移動體用天線電路102與供電裝置用天線電路201之間的位置關係的資訊。而且，上述位置關係的資訊有助於移動體100的操縱者在操縱移動體100時進行的移動體100和供電裝置200的對準，或有助於管理供電裝置200的操作的人在操作供電裝置200時進行的移動體100和供電裝置200的對準。由此，移動體100和供電裝置200的對準變容易，所以可以抑制在充電時產生的電力浪費。此外，可以將未利用於充電而從供電裝置200釋放到周圍的無線電波的強度抑制得較低。
本實施例可以與上述實施例適當地組合而實施。
實施例3
在本實施例中說明移動體所具有的移動體用天線電路與供電裝置所具有的供電裝置用天線電路之間的位置關係。
圖8A示出移動體中的一種的四輪汽車300接近供電裝置所具有的供電裝置用天線電路301的情況。汽車300根據箭頭所示的方向接近供電裝置用天線電路301。
汽車300的底部設置有移動體用天線電路302。為了明確顯示汽車300中的移動體用天線電路302的位置，圖8B示出只表示輪廓的汽車300、設置在汽車300的底部的移動體用天線電路302。
設置在汽車300的底部的移動體用天線電路302藉由汽車300根據箭頭所示的方向前進，最後如圖8C所示那樣地處於與供電裝置用天線電路301相鄰的狀態。
注意，根據設置供電裝置用天線電路301和移動體用天線電路302的部分而情況不同，但是汽車300的操縱者從汽車300的駕駛座位準確地把握上述天線電路的位置關係，並對上述天線電路進行對準以可以確保高轉換效率經常是很困難的。但是，在本發明的一個實施例中，即使不能藉由目視直接確認上述天線電路，也可以利用在上述天線電路之間收發的測試信號，來把握位置關係。由此可以容易進行對準。
此外，如本實施例那樣，當在汽車300的底部設置有移動體用天線電路302，且在汽車300移動的道路等的面上設置有供電裝置用天線電路301時，在上述天線電路之間常時設置一定間隔。因此，作為上述天線電路的對準，在汽車300移動的面(道路等)中，僅使供電裝置用天線電路301移動，即可。或者，在與汽車300移動的面平行 的面(汽車的底面等)中，僅使移動體用天線電路302移動，即可。
而且，將無線電波所具有的能量轉換為電能時的轉換效率大幅度地受到供電裝置用天線電路301和移動體用天線電路302的距離、方向等的位置關係的影響，但是在圖8A至8C中，上述天線電路的方向被固定。因此，在圖8A至8C中，對上述天線電路進行對準即可以使供電裝置用天線電路301和移動體用天線電路302之間的距離變得更短。
圖9A示出供電裝置用天線電路301所具有的供電裝置用天線303和移動體用天線電路302所具有的移動體用天線304相鄰的情況。注意，在圖9A中，從供電裝置用天線303發送測試信號作為無線電波。
為了高效地接收從供電裝置用天線303發送的無線電波，移動體用天線304較佳設置在最適區305中。因為如果移動體用天線304設置在最適區305中，則轉換效率也提高，所以移動體用天線304可以接收強度高的測試信號。與此相反，因為如果如圖9A所示那樣地移動體用天線304未設置在最適區305中，則轉換效率低，所以移動體用天線304不能接收強度高的測試信號。
圖9B示出移動體用天線304設置在最適區305中的情況。注意，在圖9B中，從供電裝置用天線303發送充電用無線電波。
因為如果移動體用天線304如圖9B所示那樣地設置 在最適區305中，則轉換效率提高，所以可以抑制充電時的電力浪費。
設計者可以適當地設定最適區305的範圍。例如，在使用電磁耦合方式收發無線電波的情況下，當在供電裝置用天線303中流過交流電流時，供電裝置用天線303和移動體用天線304電磁耦合而在移動體用天線304中產生感應電動勢。因此，藉由將在供電裝置用天線303中產生的磁通量最大的區域設定為最適區305，可以增大在移動體用天線304中產生的感應電動勢，而提高轉換效率。
本實施例可以與上述實施例適當地組合而實施。
實施例4
在本實施例中，說明移動體用天線電路和供電裝置用天線電路的結構。
用於移動體用天線電路和供電裝置用天線電路的天線電路可以由使用天線和電容器的LC電路構成。圖10A示出天線電路的一例的電路圖。
圖10A所示的天線電路使用具有天線401和電容器402的並聯LC電路。明確而言，天線401所具有的一對端子分別連接到天線電路所具有的輸入端子403、輸入端子404。此外，電容器402所具有的一對電極分別連接到天線電路所具有的輸入端子403、輸入端子404。
對天線電路所具有的輸入端子403和輸入端子404之間施加交流電壓。此外，輸入端子404連接到提供有接地 電位等的固定電位的節點。
注意，在本發明說明中，連接是指電連接，並相當於能夠供應或傳送電流、電壓或電位的狀態。因此，連接狀態不一定必須是指直接連接的狀態，而在其範疇內還包括以能夠供應或傳送電流、電壓或電位的方式藉由佈線、電阻、二極體、電晶體等的電路元件間接地連接的狀態。
此外，圖10B所示的天線電路使用具有天線401及電容器402的串聯LC電路。明確而言，電容器402所具有的一對電極中的一方連接到天線401的一方電極，而另一方連接到天線電路所具有的輸入端子403。另外，天線401的另一方電極連接到天線電路所具有的輸入端子404。
對天線電路所具有的輸入端子403和輸入端子404之間施加交流電壓。此外，輸入端子404連接到提供有接地電位等的固定電位的節點。
此外，雖然圖10A和圖10B例示天線401為線圈狀的情況，但是在本發明中可以使用的天線的形狀不侷限於此。天線401的形狀只要是能夠以無線的方式收發信號的形狀，且根據無線電波的波長、傳送方式適當地選擇，即可。
例如，當以微波方式收發信號時，藉由實現天線電路與電路部之間的阻抗匹配，可以抑制反射所引起的電力損失，來可以提高電力傳送效率。相當於阻抗的虛數部的電抗根據天線電路所具有的電容器的電容值改變。因此，為 了提高電力傳送效率，較佳使電容器的電容值最適化並實現阻抗匹配。
此外，當採用電磁感應方式收發信號時，藉由使天線電路所具有的電容器的電容值最適化，可以提高電力傳送效率。
圖11A至11C例示天線的形狀。圖11A所示的天線具有在矩形平板上設置有開口部的結構。此外，圖11B所示的天線具有將導體410成形為旋渦狀的結構。另外，在圖11C所示的天線中，平板狀的接插元件411和接插元件412在其間夾有成形為環狀的佈線413而聯結。
注意，天線電路除了在供電點連接到供電線的線圈之外，例如還可以如增益天線那樣地包括沒有物理地連接到供電線的用於無線電波的收發的線圈。藉由採用上述結構，可以延長通信距離。
本實施例可以與上述實施例適當地組合而實施。
實施例5
在本實施例中，說明當使用汽車等的與軌條無關地移動的移動體時，可以容易進行對準的供電裝置的結構。
圖12A示出移動體中的一種的四輪汽車500接近供電裝置所具有的供電裝置用天線電路501的情況。汽車500根據箭頭所示的方向接近供電裝置用天線電路501。
汽車500的驅動部包括使用來自電動機的機械能工作的驅動輪504。而且，藉由驅動輪504進行旋轉運動，可 以使汽車500推進。在本實施例中，如圖12A所示，在供電裝置中設置用來固定驅動輪504的旋轉軸的方向的導軌503以限制推進汽車的方向。因此，驅動輪504沿著延伸設置有導軌503的方向旋轉地移動。
在汽車500的底部設置有移動體用天線電路502。而且，設置在汽車500的底部的移動體用天線電路502藉由汽車500根據箭頭方向前進，最後如圖12B所示那樣地處於與供電裝置用天線電路501相鄰的狀態。
如本實施例，藉由使用導軌503，只有在延伸設置有導軌503的方向上對供電裝置用天線電路501和移動體用天線電路502進行對準，即可。因此，可以更容易進行對準。
本實施例可以與上述實施例適當地組合而實施。
實施例6
在根據本發明的一個實施例的移動體的範疇內包括利用儲存在二次電池中的電力並使用電動機推進的移動單元諸如汽車(自動二輪車、三輪以上的汽車)、包括電動輔助自行車的摩托化自行車、飛機、船舶、鐵路車廂等。
圖13A示出本發明的移動體中之一種的摩托艇1301的結構。圖13A例示摩托艇1301的艇體側部具備移動體用天線電路1302的情況。例如，可以將用來進行摩托艇1301的充電的供電裝置設置在用來在港灣中將船舶拴上的繫船設備。而且，在繫船設備中，藉由將供電裝置用天 線電路1303設置在岸壁等的提壩，可以在將摩托艇1301拴上時抑制電力浪費並進行充電。如果可以以無線的方式進行充電，則不需要每次進行充電時將二次電池從摩托艇1301卸下。
圖13B示出本發明的移動體中之一種的電動輪椅1311的結構。圖13B例示電動輪椅1311的底部具備移動體用天線電路1312的情況。用來進行電動輪椅1311的充電的供電裝置所具有的供電裝置用天線電路1313可以設置在放置有電動輪椅1311的道路等的面上。而且，可以當電動輪椅停止時，抑制電力的浪費並進行充電。如果可以以無線的方式進行充電，則不需要每次進行充電時將二次電池從電動輪椅1311卸下。此外，因為可以將未被利用於充電而從供電裝置釋放到周圍的無線電波的強度抑制得較低，所以利用者在坐著電動輪椅1311時也能減輕進行電動輪椅1311的充電時的洩漏無線電波所導致的健康損害。
在本實施例可以與上述實施例適當地組合而實施。
實施例7
在本實施例中，說明用於移動體的整流電路的結構和移動體的各種電路所具有的電晶體的結構。
圖14A示出整流電路中之一種的半波整流電路的一例。圖14A所示的整流電路包括電晶體800和電容元件803。電晶體800的源極電極和汲極電極中的任一方連接 到輸入端子801，另一方連接到輸出端子802。電晶體800所具有的閘極電極連接到輸入端子801。電容元件803所具有的一對電極中的一方連接到輸出端子802，另一方連接到接地(GND)。
圖14B示出整流電路中之一種的半波兩倍壓整流電路(half-wave voltage doubler rectifier circuit)的一例。圖14B所示的整流電路包括電晶體810、電晶體814、電容元件813。電晶體810的源極電極及汲極電極中的任一方連接到輸入端子811，另一方連接到輸出端子812。電晶體810所具有的閘極電極連接到輸入端子811。電晶體814的源極電極和汲極電極中的任一方連接到輸入端子811，另一方連接到接地(GND)。電晶體814所具有的閘極電極連接到接地(GND)。電容元件813所具有的一對電極中的一方連接到輸出端子812，另一方連接到接地(GND)。
注意，移動體所具有的整流電路不侷限於圖14A和14B所示的結構。例如，既可以使用半波四倍壓整流電路(half-wave voltage quadrupler rectifier circuit)、半波六倍壓整流電路(half-wave voltage sixtupler rectifier circuit)等的半波兩倍壓整流電路之外的半波倍壓整流電路，又可以使用全波整流電路(all-wave rectifier circuit)。
此外，在將在電路圖上獨立的結構要素圖示為它們彼此連接的情況下，在實際上也有時有一個導電膜具有多個 結構要素的功能的情況，例如佈線的一部分還用作電極的情況等。在本發明說明中的連接的範疇內還包括這種一個導電膜具有多個結構要素的功能的情況。
此外，電晶體所具有的源極電極及汲極電極根據電晶體的極性及供應到各電極的電位的高低差互相替換其名稱。通常，在n通道型電晶體中，被供應低電位的電極稱為源極電極，而被供應高電位的電極稱為汲極電極。此外，在p通道型電晶體中，被供應低電位的電極稱為汲極電極，而被供應高電位的電極稱為源極電極。雖然在本發明說明中，有時為方便起見假設使源極電極和汲極電極固定而說明電晶體的連接關係，但是在實際上根據上述電位的關係替換源極電極和汲極電極的名稱。
接著，說明用於整流電路、電源電路、信號處理電路、調變電路、解調變電路、選擇電路等的電晶體結構。雖然在本發明的一個實施例中，對於用於上述電路的電晶體的結構沒有特別的限制，但是較佳使用能夠控制高耐壓、大電流的電晶體。此外，在使用移動體的環境下的溫度範圍寬的情況下，較佳使用不容易受到溫度影響而產生特性變化的電晶體。
作為滿足上述必要條件的電晶體的一例，可舉出將具有比矽半導體寬的帶隙及比矽低的本徵載子濃度的碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)等的化合物半導體、由氧化鋅(ZnO)等的金屬氧化物構成的氧化物半導體等用作半導體材料的電晶體。其中，氧化物半導體具有如下優點：可 以藉由濺射法、濕處理(印刷法等)製造，且具有量產性優良等。此外，除非使用碳化矽、氮化鎵的單晶，否則不能夠得到充分的特性。為了得到充分的特性的碳化矽的處理溫度大致為1500℃，氮化鎵的處理溫度大致為1100℃，但是氧化物半導體的成膜溫度較低，即為300℃至500℃(最高為700℃左右)，所以也可以在使用單晶矽等的半導體材料的積體電路上層疊使用氧化物半導體的半導體元件。此外，可以對應於基板的大型化。由此，在上述寬頻隙半導體中，氧化物半導體特別具有量產性高的優點。此外，也可以藉由450℃至800℃的熱處理，容易得到具有更優良的性能(例如，場效應遷移率)的結晶氧化物半導體。
成為電子給體(施體)的水分或氫等的雜質減少而實現高純度化的氧化物半導體(purified OS)是i型半導體(本徵半導體)或是無限趨近於i型的半導體。因此，特別的是，使用上述氧化物半導體的電晶體具有截止電流或洩漏電流顯著低的特性。明確而言，利用二次離子質譜分析法(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)測量出的高純度化的氧化物半導體所包含的氫濃度為5×1019/cm3以下，較佳為5×1018/cm3以下，更佳為5×1017/cm3以下，進一步較佳為1×1016/cm3以下。此外，可以利用霍爾效應測量來測量出的氧化物半導體膜的載子密度低於1×1014/cm3，較佳低於1×1012/cm3，更佳低於1×1011/cm3。另外，氧化物半導體的帶隙是2eV以上，較佳是2.5eV以 上，更佳是3eV以上。藉由使用水分或氫等的雜質濃度充分地降低而高純度化的氧化物半導體膜，可以降低電晶體的截止電流、洩漏電流。
在此，提到氧化物半導體膜中的氫濃度的分析。使用SIMS測量氧化物半導體膜中及導電膜中的氫濃度。已知的是，在SIMS中，由於其原理而難以獲得樣品表面附近或與材質不同的膜之間的疊層介面附近的準確資料。因此，當使用SIMS來分析膜中的厚度方向上的氫濃度分佈時，採用在物件的膜所存在的範圍中沒有值的極端變動而可以獲得大致一定的值的區域中的平均值作為氫濃度。另外，當成為測量物件的膜的厚度小時，有時因受到相鄰的膜內的氫濃度的影響而找不到可以獲得大致一定的值的區域。此時，採用該膜所存在的區域中的氫濃度的最大值或最小值作為該膜中的氫濃度。再者，當在存在有該膜的區域中不存在具有最大值的山形峰值、具有最小值的谷形峰值時，採用拐點的值作為氫濃度。
明確而言，根據各種試驗可以證明將高純度化了的氧化物半導體膜用作啟動層的電晶體的截止電流低。例如，通道寬度為1×106μm，通道長度為10μm的元件也可以在源極電極和汲極電極之間的電壓(汲極電壓)為1V至10V的範圍內得到截止電流(將閘極電極和源極電極之間的電壓設定為0V以下時的汲極電流)為半導體參數分析儀的測量界限以下，即為1×10-13A以下的特性。在此情況下，可知相當於截止電流除以電晶體的通道寬度的數值的 截止電流密度為100zA/μm以下。此外，在使用連接電容元件和電晶體(閘極絕緣膜的厚度為100nm)並由該電晶體控制流入到電容元件或從電容元件流出的電荷的電路的試驗中，在作為該電晶體將高純度化了的氧化物半導體膜用於通道形成區的情況下，當根據電容元件的單位時間內的電荷量的推移測量該電晶體的截止電流密度時，可知當電晶體的源極電極和汲極電極之間的電壓為3V時，可以得到更低的截止電流密度，即10zA/μm至100zA/μm。因此，可以根據源極電極和汲極電極之間的電壓，將作為啟動層使用高純度化了的氧化物半導體膜的電晶體的截止電流密度設定為100zA/μm以下，較佳設定為10zA/μm以下，更佳設定為1zA/μm以下。由此，作為啟動層使用高純度化了的氧化物半導體膜的電晶體的截止電流比使用晶體矽的電晶體顯著地低。
較佳將在通道形成區具有上述氧化物半導體的電晶體用作調變電路的切換元件等的作為其特性要求低截止電流的元件。
此外，在使用高純度化了的氧化物半導體的電晶體中，幾乎不呈現截止電流的溫度依賴性。這原因是：因在氧化物半導體中去除成為電子給體(施體)的雜質而氧化物半導體高純度化，從而導電型無限趨近於本徵型，且費米能級位置於禁止帶的中央部。此外，這原因還是：氧化物半導體的能隙為3eV以上，熱激發載子極少。此外，源極電極及汲極電極處於簡並態的情況也成為不呈現溫度依 賴性的原因。由於電晶體主要因從處於簡並態的源極電極注入到氧化物半導體的載子而工作，且載子密度沒有溫度依賴性，因此可以說明不呈現截止電流的溫度依賴性的情況。
注意，作為氧化物半導體，可以使用：四元金屬氧化物的In-Sn-Ga-Zn-O類氧化物半導體；三元金屬氧化物的In-Ga-Zn-O類氧化物半導體、In-Sn-Zn-O類氧化物半導體、In-Al-Zn-O類氧化物半導體、Sn-Ga-Zn-O類氧化物半導體、Al-Ga-Zn-O類氧化物半導體、Sn-Al-Zn-O類氧化物半導體；二元金屬氧化物的In-Zn-O類氧化物半導體、Sn-Zn-O類氧化物半導體、Al-Zn-O類氧化物半導體、Zn-Mg-O類氧化物半導體、Sn-Mg-O類氧化物半導體、In-Mg-O類氧化物半導體、In-Ga-O類氧化物半導體；以及In-O類氧化物半導體、Sn-O類氧化物半導體、Zn-O類氧化物半導體等。另外，在本發明說明中，例如，In-Sn-Ga-Zn-O類氧化物半導體是指具有銦(In)、錫(Sn)、鎵(Ga)、鋅(Zn)的金屬氧化物，而對其化學計量組成比沒有特別的限制。此外，上述氧化物半導體也可以包含矽。
或者，可以以化學式InMO3(ZnO)m(m>0)表示氧化物半導體。在此，M示出選自Ga、Al、Mn及Co中之一種或多種金屬元素。
接著，圖15A至15D示出形成在使用矽的電晶體上的使用氧化物半導體的電晶體的結構。另外，矽既可以是 薄膜的半導體，又可以是塊狀的半導體基板。在本實施例中，作為例子舉出在使用SOI(Silicon on Insulator；絕緣體上矽)基板形成的電晶體上形成有使用氧化物半導體的電晶體的情況而說明其結構。
在圖15A中包括使用SOI基板形成的電晶體601和電晶體602。而且，在電晶體601和電晶體602上形成有使用氧化物半導體膜的通道蝕刻結構的底閘型電晶體610。
電晶體610包括：閘極電極611；閘極電極611上的閘極絕緣膜612；在閘極絕緣膜612上與閘極電極611重疊的氧化物半導體膜613；以及形成在氧化物半導體膜613上的一對源極電極614及汲極電極615。再者，電晶體610也可以包括形成在氧化物半導體膜613上的絕緣膜616作為其結構要素。電晶體610具有氧化物半導體膜613的一部分在源極電極614和汲極電極615之間露出的通道蝕刻結構。
另外，電晶體610還可以在絕緣膜616上包括背閘極電極。與氧化物半導體膜613的通道形成區重疊地形成背閘極電極。背閘極電極既可以處於電絕緣的浮置狀態，又可以處於被施加電位的狀態。在後一種情況下，對背閘極電極既可以施加有與閘極電極611相同水平的電位，又可以施加有接地電位等的固定電位。藉由控制對背閘極電極施加的電位的水平可以控制電晶體610的臨界值電壓。
在圖15B中，包括使用SOI基板形成的電晶體601、 電晶體602。而且，在電晶體601、電晶體602上形成有使用氧化物半導體膜的通道保護結構的底閘型電晶體620。
電晶體620包括：閘極電極631；閘極電極631上的閘極絕緣膜632；在閘極絕緣膜632上與閘極電極631重疊的氧化物半導體膜633；在與閘極電極631重疊的位置上形成在島狀的氧化物半導體膜633上的通道保護膜634；以及形成在氧化物半導體膜633上的源極電極635、汲極電極636。再者，電晶體620也可以包括形成在源極電極635、汲極電極636上的絕緣膜637作為結構要素。
藉由設置通道保護膜634，可以防止成為氧化物半導體膜633的通道形成區的部分在後面的製程中受到的損壞(蝕刻時的電漿及蝕刻劑所引起的膜厚度的減少等)。因此，可以提高電晶體的可靠性。
藉由將含氧的無機材料用於通道保護膜634，即使因用來減少水分或氫的加熱處理而在氧化物半導體膜633中產生氧缺陷，也可以具有對氧化物半導體膜633的至少與通道保護膜634接觸的區域供應氧，從而減少成為施體的氧的缺陷來實現滿足化學計量組成比的結構。因此可以使通道形成區i型化或實際上的i型化，並減輕氧缺陷所引起的電晶體的電特性的不均勻，從而可以實現提高電特性。
另外，電晶體620還可以在絕緣膜637上包括背閘極 電極。與氧化物半導體膜633的通道形成區重疊地形成背閘極電極。背閘極電極既可以處於電絕緣的浮置狀態，又可以處於被施加電位的狀態。在後一種情況下，對背閘極電極既可以施加有與閘極電極631相同水平的電位，又可以施加有接地電位等的固定電位。藉由控制對背閘極電極施加的電位的水平，可以控制電晶體620的臨界值電壓。
在圖15C中，包括使用SOI基板形成的電晶體601、電晶體602。而且，在電晶體601、電晶體602上形成有使用氧化物半導體膜的底接觸型電晶體640。
電晶體640包括：閘極電極641；閘極電極641上的閘極絕緣膜642；閘極絕緣膜642上的源極電極643、汲極電極644；以及與閘極電極641重疊的氧化物半導體膜645。再者，電晶體640也可以包括形成在氧化物半導體膜645上的絕緣膜646作為其結構要素。
另外，電晶體640還可以在絕緣膜646上包括背閘極電極。與氧化物半導體膜645的通道形成區重疊地形成背閘極電極。背閘極電極既可以處於電絕緣的浮置狀態，又可以處於被施加電位的狀態。在後一種情況下，對背閘極電極既可以施加有與閘極電極641相同水平的電位，又可以施加有接地電位等的固定電位。藉由控制對背閘極電極施加的電位的水平，可以控制電晶體640的臨界值電壓。
在圖15D中，包括使用SOI基板形成的電晶體601、電晶體602。而且，在電晶體601、電晶體602上形成有使用氧化物半導體膜的頂閘型電晶體650。
電晶體650包括：源極電極651；汲極電極652；形成在源極電極651、汲極電極652上的氧化物半導體膜653；氧化物半導體膜653上的閘極絕緣膜654；以及在閘極絕緣膜654上與氧化物半導體膜653重疊的閘極電極655。再者，電晶體650也可以包括形成在閘極電極655上的絕緣膜656作為其結構要素。
注意，在附圖中，將上述所有的電晶體表示為單閘結構，也可以採用具有電連接的多個閘極電極，即具有多個通道形成區的多閘結構的電晶體。
本實施例可以與上述實施例組合而實施。
100‧‧‧移動體
110‧‧‧電源負荷部
111‧‧‧電動機
101‧‧‧受電裝置部
104‧‧‧二次電池
103‧‧‧信號處理電路
102‧‧‧移動體用天線電路
201‧‧‧供電裝置用天線電路
202‧‧‧信號處理電路
200‧‧‧供電裝置

Claims (5)

  1. 一種受電裝置，包含：構成為分別使用從供電裝置依次發送的第一無線電波及第二無線電波來產生第一電信號及第二電信號的天線電路；構成為對該第一電信號和該第二電信號進行整流的整流電路；構成為使用被整流的該第一電信號抽出該天線電路與該供電裝置之間的位置關係的資訊的信號處理電路；構成為使用被整流的該第二電信號儲存電能的二次電池；構成為產生具有一定頻率的信號的振盪電路；以及構成為根據起始信號及該具有一定頻率的信號對該天線電路施加電壓的調變電路，其中在該信號處理電路中產生該起始信號。
  2. 一種受電裝置，包含：構成為分別使用從供電裝置依次發送的第一無線電波及第二無線電波來產生第一電信號及第二電信號的天線電路；構成為對該第一電信號和該第二電信號進行整流的整流電路；構成為使用被整流的該第一電信號抽出該天線電路與該供電裝置之間的位置關係的資訊的信號處理電路；構成為使用被整流的該第二電信號儲存電能的二次電 池；構成為產生具有一定頻率的信號的振盪電路；以及構成為根據起始信號及該具有一定頻率的信號對該天線電路施加電壓的調變電路，其中在該信號處理電路中產生該起始信號，其中該整流電路、該信號處理電路和該調變電路中的至少一者包含含有氧化物半導體層的電晶體。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項的受電裝置，其中該天線電路包含含有螺旋狀的導體的天線及電容器。
  4. 根據申請專利範圍第1或2項的受電裝置，其中該天線電路構成為對該供電裝置發送根據該起始信號產生的第三無線電波。
  5. 根據申請專利範圍第1或2項的受電裝置，構成為輸出該抽出資訊的輸出裝置。
TW105101855A 2010-02-05 2011-01-31 受電裝置 TWI610512B (zh)

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