Силовий напівпровідниковий елемент та напівпровідниковий пристрій з цим елементом

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1.Силовий напівпровідниковий елемент (3), зокрема тиристор, що містить розміщену в корпусі (30) напівпровідникову підкладку (31), анод (33), катод (34), кільцевий вивід (35) керуючого електрода, що виступає за корпус (30), і кільцевий вивід (36) допоміжного катода, що виступає за корпус (30) для забезпечення контакту допоміжного катода, який відрізняється тим, що вивід (36) допоміжного катода і/або вивід (35) керуючого електрода мають на своєму периметрі принаймні один проріз (38).

2. Елемент за п.1, який відрізняється тим, що множина прорізів (38) розділяє кільцевий вивід (36) допоміжного катода і/або кільцевий вивід (35) керуючого електрода на множину розташованих по периметру сегментів (37).

3. Елемент за п.1, який відрізняється тим, що кільцевий вивід (35) керуючого електрода має розподілені по периметру перші різьбові отвори (35'), а кільцевий вивід (36) допоміжного катода має розподілені по периметру другі різьбові отвори  (36'), які розташовані співвісно з першими різьбовими отворами (35')  виводу (35) керуючого електрода.

4. Напівпровідниковий пристрій із силовим напівпровідниковим елементом (3), зокрема тиристором, і сполучною платою (1), причому напівпровідниковий елемент (3) має  по суті  циліндричний корпус (30), який для електричного з'єднання напівпровідникового елемента (3) містить на одній торцевій стороні анод (33), на іншій торцевій стороні - катод (34), і в площині між анодом (33) і катодом (34) - кільцевий вивід (35) керуючого електрода, що виступає в сторони з корпуса (30) і концентрично оточує корпус (30), причому напівпровідниковий елемент (3) для низькоіндуктивного  з'єднання з розміщеною на сполучній платі (1) схемою керування розташовано у монтажному отворі (10) у сполучній платі (1) так, що вивід (35) керуючого електрода знаходиться на одній стороні сполучної плати (1) паралельно сполучній платі (1) і виступає за край монтажного отвору (10) і там має електричне з'єднання з одною стороною сполучної плати (1), при цьому катод (34) знаходиться на іншій стороні сполучної плати (1), де має з нею електричне з'єднання, який відрізняється тим, що напівпровідниковий елемент (3) має вивід (36) допоміжного катода, що утворює електричне з'єднання катода зі сполучною платою (1), причому вивід (36) допоміжного катода виконаний у вигляді виступаючого в сторони за корпус (30) і паралельного виводу (35) керуючого електрода концентричного круглого кільця, що виступає за край монтажного отвору (10).

5. Пристрій за п.4, який відрізняється тим, що монтажний отвір (10) утворено увігнутим напівкруглим вирізом у сполучній платі (1).

6. Пристрій за п.4, який відрізняється тим, що на монтажному отворі (10) і на виводі (36) допоміжного катода і/або на виводі (35) керуючого електрода передбачені засоби (37, 38, 38'), які забезпечують установку напівпровідникового елемента (3) в монтажному отворі (10) без зміни напівпровідникового елемента і/або сполучної плати (1).

7. Пристрій за п.6, який відрізняється тим, що засоби (37, 38, 38') виконані з можливістю введення напівпровідникового елемента (3) із віссю (39) корпуса, що орієнтована перпендикулярно сполучній платі, у монтажний отвір (10) і переведення в положення з'єднання за рахунок повороту навколо осі (39) корпуса.

8. Пристрій за п.7, який відрізняється тим, що вивід (36) допоміжного катода і/або вивід (35) керуючого електрода розділені на множину розташованих з розподілом по периметру відділених один від одного першими прорізами (38) сегментів (37) і  монтажний отвір (10) містить розташовані з розподілом по внутрішньому периметру по кількості і розмірах відповідні сегментам (37) сегментоподібні другі прорізи (38').

9. Пристрій за п.8, який відрізняється тим, що сегменти (37) і перші прорізи (38) мають по суті однакові розміри.

10. Пристрій за п.6, який відрізняється тим, що засоби (38, 38') виконані з можливістю вгвинчування напівпровідникового елемента (3) з похило орієнтованою відносно сполучної плати (1) віссю (39) корпуса у монтажний отвір (10).

11. Пристрій за п.10, який відрізняється тим, що вивід (36) допоміжного катода і/або вивід (35) керуючого електрода має на своєму периметрі щонайменше один сегментоподібний перший проріз (38) і  монтажний отвір (10) має на своєму внутрішньому периметрі щонайменше один сегментоподібний другий проріз (38).

12. Пристрій за п.10, який відрізняється тим, що вивід (36) допоміжного катода і/або вивід (35) керуючого електрода має на своєму периметрі один виконаний у вигляді шліца перший проріз (38) і  монтажний отвір (10) має один виконаний у вигляді шліца другий проріз (38'), що проходить аж до краю плати.

Текст

1 Силовий напівпровідниковий елемент (3), зокрема тиристор, що містить розміщену в корпусі (ЗО) напівпровідникову підкладку (31), анод (33), катод (34), кільцевий вивід (35) керуючого електрода, що виступає за корпус (ЗО), і кільцевий вивід (36) допоміжного катода, що виступає за корпус (ЗО) для забезпечення контакту допоміжного катода, який відрізняється тим, що вивід (36) допоміжного катода і/або вивід (35) керуючого електрода мають на своєму периметрі принаймні один проріз (38) 2 Елемент за п 1 , який відрізняється тим, що множина прорізів (38) розділяє кільцевий вивід (36) допоміжного катода і/або кільцевий вивід (35) керуючого електрода на множину розташованих по периметру сегментів (37) 3 Елемент за п 1 , який відрізняється тим, що кільцевий вивід (35) керуючого електрода має розподілені по периметру перші різьбові отвори (35 і ), а кільцевий вивід (36) допоміжного катода має розподілені по периметру другі різьбові отвори (36 і ), які розташовані СПІВВІСНО з першими різьбовими отворами (35 і ) виводу (35) керуючого електрода 4 Напівпровідниковий пристрій із силовим напівпровідниковим елементом (3), зокрема тиристором, і сполучною платою (1), причому напівпровідниковий елемент (3) має по суті циліндричний корпус (ЗО), який для електричного з'єднання напівпровідникового елемента (3) містить на одній торцевій стороні анод (33), на ІНШІЙ торцевій стороні - катод (34), і в площині між анодом (33) і катодом (34) - кільцевий вивід (35) керуючого елект рода, що виступає в сторони з корпуса (ЗО) і концентрично оточує корпус (ЗО), причому напівпровідниковий елемент (3) для низькоіндуктивного з'єднання з розміщеною на сполучній платі (1) схемою керування розташовано у монтажному отворі (10) у сполучній платі (1) так, що вивід (35) керуючого електрода знаходиться на одній стороні сполучної плати (1) паралельно сполучній платі (1) і виступає за край монтажного отвору (10) і там має електричне з'єднання з одною стороною сполучної плати (1), при цьому катод (34) знаходиться на ІНШІЙ стороні сполучної плати (1), де має з нею електричне з'єднання, який відрізняється тим, що напівпровідниковий елемент (3) має вивід (36) допоміжного катода, що утворює електричне з'єднання катода зі сполучною платою (1), причому вивід (36) допоміжного катода виконаний у вигляді виступаючого в сторони за корпус (ЗО) і паралельного виводу (35) керуючого електрода концентричного круглого кільця, що виступає за край монтажного отвору (10) 5 Пристрій за п 4, який відрізняється тим, що монтажний отвір (10) утворено увігнутим напівкруглим вирізом у сполучній платі (1) 6 Пристрій за п 4, який відрізняється тим, що на монтажному отворі (10) і на виводі (36) допоміжного катода і/або на виводі (35) керуючого електрода передбачені засоби (37, 38, 38'), які забезпечують установку напівпровідникового елемента (3) в монтажному отворі (10) без зміни напівпровідникового елемента і/або сполучної плати (1) 7 Пристрій за п 6, який відрізняється тим, що засоби (37, 38, 38') виконані з можливістю введення напівпровідникового елемента (3) із віссю (39) корпуса, що орієнтована перпендикулярно сполучній платі, у монтажний отвір (10) і переведення в положення з'єднання за рахунок повороту навколо осі (39) корпуса 8 Пристрій за п 7, який відрізняється тим, що вивід (36) допоміжного катода і/або вивід (35) керуючого електрода розділені на множину розташованих з розподілом по периметру відділених один від одного першими прорізами (38) сегментів (37) і монтажний отвір (10) містить розташовані з розподілом по внутрішньому периметру по КІЛЬКОСТІ і розмірах ВІДПОВІДНІ сегментам (37) сегментоподібні другі прорізи (38 і ) О (О (О 61126 9 Пристрій за п 8, який відрізняється тим, що сегменти (37) і перші прорізи (38) мають по суті однакові розміри 10 Пристрій за п 6, який відрізняється тим, що засоби (38, 38') виконані з можливістю вгвинчування напівпровідникового елемента (3) з похило орієнтованою відносно сполучної плати (1) віссю (39) корпуса у монтажний отвір (10) 11 Пристрій за п 10, який відрізняється тим, що вивід (36) допоміжного катода і/або вивід (35) керуючого електрода має на своєму периметрі що найменше один сегментоподібний перший проріз (38) і монтажний отвір (10) має на своєму внутрішньому периметрі щонайменше один сегментоподібний другий проріз (38) 12 Пристрій за п 10, який відрізняється тим, що вивід (36) допоміжного катода і/або вивід (35) керуючого електрода має на своєму периметрі один виконаний у вигляді шліца перший проріз (38) і монтажний отвір (10) має один виконаний у вигляді шліца другий проріз (38і), що проходить аж до краю плати Даний винахід стосується силової напівпровідникової техніки Він стосується напівпровідникового елемента, зокрема, тиристора, ВІДПОВІДНО ДО обмежувальної частини пункту 1 формули винаходу, а також напівпровідникового пристрою, ВІДПОВІДНО до обмежувальної частини пункту 4 формули винаходу Запірні тиристори або GCT, як наприклад, двонаправленні тиристори (GTO) у деяких випадках застосування керуються особливо низькоіндуктивно (дивися до цього, наприклад, статтю П Штайнера, X Грюнингаташ «Послідовне вмикання тиристорів GTO для перетворювачів частоти високої потужності», ABB TechmK 5/1996, сторінки 1420, зокрема, Фіг 5) Для низькоіндуктивного з'єднання між елементом і схемою керування, що розташована на сполучній платі, в більш ранній, неопублікованій заявці на патент пропонувався корпус із коаксіальним виводом керуючого електрода, що забезпечує перехідну індуктивність між запірним тиристором і сполучною платою менше 1нГн ВІДПОВІДНО ДО ЦІЄЇ пропозиції, катод запірного тиристора контактує через окремий від запірного тиристора металевий лист, наприклад, у вигляді суцільної пластиниоснови блока керування За рахунок цього спрощується монтаж запірного тиристора льцевим виводом і радіатором і утворює тим самим другий, додатковий перехід для тепла, що виділяється запірним тиристором, і яке необхідно відвести Зокрема, у системах, що потребують ефективного охолодження, це призводить до помітного (більше 5%) зниження загальної потужності системи Крім того, у патенті WO 97/21248 описано запірний тиристор з розташованою в корпусі напівпровідниковою підкладкою, анодом, катодом, виводом керуючого електрода і виводом допоміжного катода При цьому вивід допоміжного катода виконаний у вигляді труби, через внутрішню порожнину якої проходить вивід керуючого електрода У патенті DE-A-42 27 063 показано запірний тиристор із фланцем керуючого електрода, що виступає за корпус З'єднання запірного тиристора з блоком керування відбувається через стрічковий провідник, що з одного боку з'єднаний з фланцем керуючого електрода, а з іншого боку контактує з катодним стрижнем Задачею винаходу є створення напівпровідникового елемента, а також напівпровідникового пристрою, вказаного на початку типу, що не мають відзначених недоліків і відрізняються, зокрема, при простій конструкції і легкому монтажі, значно поліпшеним теплообміном з боку катода Задача вирішена за допомогою напівпровідникового елемента, зокрема, тиристора з ознаками пункту 1 формули винаходу, а також напівпровідникового пристрою з ознаками пункту 4 формули винаходу ВІДПОВІДНО ДО винаходу напівпровідниковий елемент і напівпровідниковий пристрій, що складається із блока керування і напівпровідникового елемента, забезпечують низькоіндуктивне з'єднання між блоком керування і ізолюючим корпусом напівпровідникового елемента Карман 'для забезпечення контакту катода більше не потрібний, оскільки безпосередньо на корпусі розташовано допоміжний катод Це досягається за рахунок того, що в напівпровідниковому елементі як вивід керуючого електрода, так і вивід допоміжного катода мають ВІДПОВІДНІ виступаючі за ізолюючий корпус кільця, які у змонтованому положенні напівпровідникового елемента охоплюють друковану плату або сполучну плату блока керування Тим самим кільцевий вивід керуючого електрода і кільцевий вивід допоміжного катода утворюють пару розта - на нижню пластинуоснову з кільцем накладають сполучну плату з блоком керування, - на неї накладають вивід керуючого електрода запірного тиристора, при цьому запірний тиристор кладуть в утворений карман, - за допомогою гвинтів з'єднують у різних місцях багатошарову конструкцію, що складається з нижньої пластини-основи/кільця, сполучної плати і виводу керуючого електрода запірного тиристора За рахунок цього здійснюють з'єднання плати з керуючим електродом і катодом запірного тиристора В іншому, поліпшеному варіанті виконання вдається відмовитись від згаданої дорогої конструкції, що складається з виконаної з точними допусками і нікельованої пластини-основи великої площі і кільця, за рахунок того, що вони обидва заміняються глибоко витягнутим карманом Тим самим досягається значне спрощення виготовлення Проте, обидва варіанти мають недолік, що спричинює неефективне відведення тепла пластина катодного кармана лежить між катодним кі 61126 шованих переважно паралельно одне над іншим кілець, між якими в корпус змонтованого тиристора входить сполучна плата За рахунок цього можна реалізувати низькоіндуктивні виводи у вигляді виступаючих кільцевих виводів між керуючим електродом і/або катодом і сполучною платою На сам катод це не впливає і його можна без погіршення тепловідводу приводити в безпосередній контакт із радіатором Монтаж спрощується шляхом надання спеціальної форми друкованій платі і/або напівпровідниковому елементу У першому варіанті виконання друкована плата має увігнутий виріз, який можна всовувати в утворену двома кільцевими виводами щілину В іншому варіанті виконання для розміщення при монтажі сполучної плати між виводом допоміжного катода і виводом керуючого електрода тиристора без труднощів і без зміни конфігурації виводів на монтажному отворі друкованої плати і виводах тиристора передбачені спеціальні монтажні засоби Перший найкращий варіант виконання винаходу відрізняється тим, що засоби виконані так, що тиристор, вісь корпуса якого орієнтована перпендикулярно сполучній платі, вставляють у монтажний отвір і поворотом навколо осі корпуса переводять у положення з'єднання Монтаж у цьому варіанті виконання особливо простий, у той час як монтажні засоби повинні бути виконані відносно складними Бажано вивід допоміжного катода і/або вивід керуючого електрода виконати у вигляді множини розташованих по периметру сегментів, відділених один від другого першими прорізами, а монтажний отвір містить другі сегментоподібні прорізи, розподілені по внутрішньому периметру, КІЛЬКІСТЬ і розміри яких відповідають вищезазначеним сегментам При монтажі, тиристор із сегментами вставляють через другі прорізи доти, поки сполучна плата не буде знаходитися між виводами, а потім його повертають, поки сегменти не будуть знаходитися вище і/або нижче зон між двома сегментами і там можуть бути з'єднані зі сполучною платою Другий найкращий варіант виконання винаходу відрізняється тим, що монтажні засоби виконані так, що тиристор, вісь корпуса якого орієнтована похило до сполучної плати, можна вкручувати у монтажний отвір У цьому варіанті виконання монтажні засоби виконані особливо простими, у той час як сам монтаж потребує трохи більше спритності Вивід ДОПОМІЖНОГО катода і/або вивід керуючого електрода переважно мають на своєму периметрі щонайменше один виконаний у вигляді сегмента або шліца перший проріз, а монтажний отвір має на своєму внутрішньому периметрі щонайменше один виконаний у вигляді сегмента або шліца другий проріз Перевагою застосування виконаного у вигляді сегмента або шліца прорізу є те, що сполучна плата має тільки незначний розрив За рахунок цього оптимізується крутизна струму керуючого електрода Монтажні засоби (сегменти, ВІДПОВІДНО, прорізи) можуть знаходитися лише на виводі допоміжного катода, лише на виводі керуючого електрода або на обох виводах У першому випадку необхід но тиристор (зверху) вводити в монтажний отвір катодною стороною В другому випадку необхідно тиристор (знизу) вводити в монтажний отвір анодною стороною У третьому останньому випадку введення тиристора можна здійснювати на вибір з однієї з двох сторін Звичайно, такі напівпровідникові пристрої, що складаються з ВІДПОВІДНОГО блока керування з розташованим у ньому напівпровідниковим елементом, виконують, розміщуючи їх стопкою один на другому Перевагою напівпровідникового пристрою, ВІДПОВІДНО до винаходу, є те, що при несправності одного напівпровідникового елемента немає необхідності в розбиранні всієї стопки для заміни дефектного елемента Інші втілення винаходу випливають із залежних пунктів формули винаходу Нижче приводиться докладний опис приклада виконання винаходу з посиланнями на креслення, на яких зображено Фіг 1 - напівпровідниковий пристрій, ВІДПОВІДНО до винаходу, з вмонтованим напівпровідниковим елементом в ізометричній проекції, Фіг 2а - напівпровідниковий елемент, ВІДПОВІДНО до прикладу виконання винаходу, (без монтажних засобів) в ізометричній проекції, Фіг 2Ь - тиристор, ВІДПОВІДНО ДО ФІГ 2а, вставлений у сполучну плату, вид збоку, Фіг 2с - напівпровідниковий елемент, згідно другому прикладу виконання винаходу, вид збоку, Фіг За - розріз напівпровідникового елемента, ВІДПОВІДНО до Фіг 2С, ФІГ ЗЬ - частковий розріз напівпровідникового елемента, ВІДПОВІДНО до третього приклада виконання винаходу, Фіг 4 - блок керування, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, Фіг 5 - частина змонтованого напівпровідникового елемента, ВІДПОВІДНО до другого варіанта виконання, у збільшеному масштабі, Фіг 6 - частина змонтованого напівпровідникового елемента, ВІДПОВІДНО до четвертого варіанта виконання, у збільшеному масштабі, Фіг 7а - п'ятий найкращий приклад виконання тиристора, ВІДПОВІДНО до винаходу, із монтажними засобами у вигляді сегментованих виводів, вид зверху, Фіг 7Ь - узгоджені з тиристором, показаним на Фіг 7а, монтажні засоби у вигляді сегментоподібних прорізів у сполучній платі, Фіг 7с - тиристор, ВІДПОВІДНО ДО ФІГ 7а, після його введення по напрямку осі в сполучну плату, вид зверху, Фіг 7а - конфігурація, ВІДПОВІДНО ДО ФІГ 7С, ПІС ЛЯ повороту тиристора в монтажному отворі, Фіг 8а - шостий найкращий приклад виконання тиристора, ВІДПОВІДНО до винаходу, із монтажними засобами у вигляді сегментоподібних прорізів у виводах, вид зверху, Фіг 8Ь - узгоджені з тиристором, показаним на Фіг 8а, монтажні засоби у вигляді сегментоподібних прорізів у сполучній платі, Фіг 8с - тиристор, ВІДПОВІДНО ДО ФІГ 8а, перед закручуванням кільця виводу катода в проріз у сполучній платі, вид знизу, Фіг 8d - тиристор, ВІДПОВІДНО ДО ФІГ 8а, після закручування кільця виводу катода в прорізі в сполучній платі, вид знизу, 8 61126 Фіг 9а - сьомий найкращий приклад виконання тиристора, ВІДПОВІДНО до винаходу, із монтажними засобами у вигляді шліца у виводі допоміжного катода, вид зверху, Фіг 9Ь - узгоджені з тиристором, показаним на Фіг 9а, монтажні засоби у вигляді шліца в сполучній платі На Фіг 1 показано напівпровідниковий пристрій НТ, ВІДПОВІДНО до винаходу Напівпровідниковий пристрій НТ складається з блока GE керування з друкованою платою, що називається також сполучною платою 1, і розташованими на ній електричними компонентами 2, а також з потужного напівпровідникового елемента 3, що утримується в сполучній платі 1 Звичайно, сполучна плата 1 виконана багатошаровою Принаймні частина електричних компонентів 2 слугує для керування струмом керуючого електрода і складається, наприклад, із конденсаторів На Фіг 2а показаний в ізометричній проекції напівпровідниковий елемент у вигляді тиристора, ВІДПОВІДНО до приклада виконання винаходу Запірний тиристор 3 містить (показану на Фіг За) напівпровідникову підкладку 31 на основі кремнію, на котрій відомим чином розташовано поруч один з одним множина окремих елементів Напівпровідникова підкладка 31 переважно розміщена між двома молібденовими дисками 32 Напівпровідникова підкладка 31 розташована в герметично закритому ізолюючому корпусі ЗО Корпус ЗО у даному прикладі виконаний аксіальносиметричним щодо осі 39 корпуса Корпус складається з циліндричної бічної частини, що звичайно виконана з кераміки і для збільшення довжини шляху ковзного розряду має хвилеподібний профіль (показаний на Фіг 2с) На торцевих сторонах корпуса ЗО, як показано на Фіг2Ь, розташовані круглий анод 33, що має велику поверхню (верхня торцева сторона) і ВІДПОВІДНИЙ катод 34 (нижня торцева сторона), через які тиристор 3 у стопці, що знаходиться під осьовим тиском, электрично і термічно з'єднується із суміжними тепловідводами У площині між анодом 33 і катодом 34 в сторони від корпуса ЗО концентричне виступає кільцевий вивід 35 керуючого електрода, який оточує корпус ЗО Кільцевий вивід керуючого електрода переважно утворює, принаймні приблизно, повне коло, причому він має розподілені по периметру перші різьбові отвори 35' Паралельно виводові 35 керуючого електрода в площині нижче виводу 35 керуючого електрода знаходиться вивід 36 допоміжного катода, який виконаний у вигляді виступаючого в бічному напрямку за корпус ЗО і оточуючого катод 34 концентричного круглого кільця Кільцевий вивід допоміжного катода має множину других різьбових отворів 36', що збігаються з першими різьбовими отворами 35' кільцевого виводу керуючого електрода Вивід 35 керуючого електрода і вивід 36 допоміжного катода складаються кожний із металевого кільця, що переважно припаяні твердим припоєм Зовні корпуса ЗО виводи проходять, принаймні приблизно, паралельно один до одного, причому, принаймні частина, що виходить за корпус ЗО, одного і/або іншого виводу 35, 36 виконана плоскою Обидва виводи 35, 36 переважно мають однаковий ЗОВНІШНІЙ радіус На Фіг ЗЬ показаний третій варіант виконання У цьому випадку виводи зовні корпуса ЗО проходять не відразу плоско один відносно другого, а мають вигини і/або заглиблення У показаних на Фіг 2с і ЗЬ варіантах виконання обидва виводи 35, 36 мають, принаймні приблизно, однакову товщину При цьому ця товщина обрана так, що електричний опір кільця провідника навколо корпуса ЗО значно менший загального опору контуру керуючого електрода Товщина кільцевих виводів звичайно складає 0,3-0,5мм Відстань між виводом 35 керуючого електрода і виводом 36 допоміжного катода відносно невелика, м вибирають так, щоб індуктивність кільця провідника навколо корпуса ЗО була значно меншою, ніж загальна індуктивність контуру керуючого електрода Звичайно воно дорівнює 12,5мм, переважно, принаймні 1,8мм Проте ця відстань залежить не тільки від бажаних електричних властивостей, але також, як буде показано нижче, від товщини сполучної плати 1 ВІДПОВІДНОГО блока GE керування Як показано на Фіг 1 і 2Ь, тиристор 3 для низькоїндуктивного керування спеціальним чином з'єднаний з схемою керування, що розташована на сполучній платі 1 Це здійснюється за рахунок того, що тиристор 3 вставляють у передбачений на сполучній платі 1 круглий монтажний отвір 10 Внутрішній діаметр монтажного отвору 10 значно менший, чим ЗОВНІШНІЙ діаметр виводу 35 керуючого електрода і виводу 36 допоміжного катода За рахунок цього обидва виводи 35, 36 перекривають сполучну плату 1 на краях монтажного отвору і можуть бути з'єднані по всьому своєму периметру безпосередньо і з низькою індуктивністю зі сполучною платою 1 і/або з наявними на обох сторонах сполучної плати 1 струмопровідними доріжками Відстань між виводом 35 керуючого електрода і виводом 36 допоміжного катода обрано так, що, як показано на Фіг 2Ь, сполучна плата 1 своєю товщиною входить між ними Оскільки ВИВІД 36 допоміжного катода кільцеподібне оточує катод 34, то при змонтованому у вигляді стопки тиристорі 3 тепловідвід прилягає безпосередньо до катода, так що відпадають проблеми, що виникають при використанні катодного карману, ВІДПОВІДНО ДО рівня техніки Проте, з іншого боку, сполучну плату необхідно якимось способом ввести між обома виводами 35 36, для того щоб верхня сторона плати безпосередньо контактувала з виводом 35 керуючого електрода, а нижня сторона плати безпосередньо з виводом допоміжного катода 36 На Фіг 4 показаний перший варіант кріплення напівпровідникового елемента на сполучній платі 1 блока GE керування Для розміщення тиристора З, ВІДПОВІДНО до винаходу, сполучна плата 1 має отвір, що утворений увігнутим, переважно напівкруглим вирізом 10' у сполучній платі 1 Уздовж цього вирізу 10' на першій поверхні передбачена перша напівкругла металізована контактна поверхня 11 для створення електричного контакту з кільцевим виводом 35 керуючого електрода На 61126 протилежній другій поверхні нанесена друга напівкругла металізована поверхня 12, що служить для забезпечення контакту виводу 36 допоміжного катода Щонайменше в зоні цих контактних поверхонь 1 1 , 1 2 сполучна плата 1, включаючи контактні поверхні 1 1 , 12, має товщину, що принаймні приблизно відповідає відстані між виводом 35 керуючого електрода і виводом допоміжного катода 36 Дві контактні поверхні 1 1 , 12 мають наскрізні кріпильні отвори 13, що розташовані на тій же відстані один від другого, що і різьбові отвори 35', 36' двох виводів 35, 36 При монтажі тиристора 3 в /або на блоці GE керування тиристор 3 встановлюють на сполучній платі 1 за рахунок того, що виріз 10 сполучної плати 1 всувають між кільцем виводу 35 керуючого електрода і кільцем виводу 36 допоміжного катода Потім за допомогою электрично ізольованих кріпильних гвинтів 4, що проходять через різьбові отвори 35', 36' і кріпильні отвори 13, встановлений на місце напівпровідниковий елемент 3 закріплюють на сполучній платі 1, як це показано на Фіг 5 Як показано на Фіг 4, переважно передбачена затискна плата 1', що утворює пару з описаною вище сполучною платою 1 і котру після встановлення тиристора 3 приставляють до розміщеної з боку вирізу торцевої сторони сполучної плати 1 При цьому затискну плату 1' також всувають між двома кільцевими виводами 35, 36 і фіксують за допомогою кріпильних гвинтів За рахунок цього затискна плата 1' і сполучна плата 1 утворюють круглий отвір, у якому утримується напівпровідниковий елемент 3 Затискна плата 1' переважно має також контактні поверхні для забезпечення контакту виводу 35 керуючого електрода і виводу 36 допоміжного катода для зменшення загальної індуктивності і підвищення запірної спроможності Як затискну плату 1' переважно використовують частину, відрізану при виготовленні вирізу 10' сполучної плати 1 Проте, в принципі, така затискна плата 1' не є необхідною При ВІДМОВІ від такої затискної плати 1' краще сильно витягувати виводи 35, 36 у їхній ВІЛЬНІЙ зоні, як це показано на Фіг 6 За рахунок цього зменшується відстань між виводами і тим самим знижується загальна індуктивність Для зберігання низькоіндуктивного шляху через декілька шарів плати навколо тиристора 3 у кращих варіантах виконання винаходу передбачені додаткові монтажні засоби Перший кращий приклад виконання цих монтажних засобів показаний на Фіг 7a-7d, причому на Фіг 7а і 7Ь показані самі монтажні засоби, а на Фіг 7с і 7d - їх застосування і принцип дм У першому прикладі виконання, як показано на Фіг 7а, вивід 36 допоміжного катода і/або вивід 35 керуючого електрода розділені на множину розподілених по периметру, відділених один від одного першими прорізами 38 сегментів 37 Крім того, монтажний отвір 10, ВІДПОВІДНО до Фіг7Ь, має розподілені по внутрішньому периметру і ВІДПОВІДНІ по КІЛЬКОСТІ і розмірам сег ментам 37 виводів 35, 36, другі сегментоподібні прорізи 14 Як показано на Фіг 7с, тиристор 3 із віссю 39 корпуса, що орієнтована перпендикулярно сполучній платі 1, вставляється в монтажний отвір 10, 10 при цьому сегменти 37 проходять через ВІДПОВІДНІ прорізи 14 у сполучній платі 1 Потім за рахунок наступного повороту навколо осі 39 корпуса (стрілка на Фіг 7с) тиристор 3 переводять в остаточне положення з'єднання, при цьому сегменти 37 знаходяться під і/або над зонами між прорізами 14 сполучної плати 1 В окремих сегментах 37 і в розташованих між прорізами 14 сполучної плати 1 зонах передбачений щонайменше один різьбовий отвір 35', 36', ВІДПОВІДНО, один кріпильний отвір 13 для різьбового з'єднання виводу 35 керуючого електрода, ВІДПОВІДНО, виводу 36 допоміжного катода зі сполучною платою 1, які в положенні з'єднання розташовані один над другим Сегментування виводів 35 і 36 можна здійснювати різноманітними способами якщо сегментовано тільки вивід 36 допоміжного катода, то тиристор необхідно вводити зверху через монтажний отвір 10 Якщо сегментовано тільки вивід 35 керуючого електрода, то тиристор 3 необхідно вставляти знизу через монтажний отвір 10 Якщо ж сегментовані обидва виводи 35 і 36, то тиристор можна вставляти на вибір зверху або знизу Бажано, щоб сегменти 37 і перші прорізи 38 мали однакові розміри За рахунок цього максимізується поверхня з'єднання між сполучною платою 1 і сегментами 37 і мінімізується індуктивність КІЛЬКІСТЬ сегментів 37 може бути різною В наведеному прикладі виконання вона складає 16 У цьому випадку (Фіг 7с, 7d) тиристор 3 необхідно повернути на 360732 або 11,25° навколо осі 39 корпуса для переведення з положення введення (Фіг 7с) у положення з'єднання (Фіг 7а) Розподіл сегментів 37 по периметру з міркувань індуктивності повинен бути рівномірним, проте в особливих випадках (з міркувань використання місця або т п ) може бути також нерівномірним У прикладі виконання, показаному на Фіг 7а7d, у якому на виводах 35, 36 чергуються однакові за розмірами сегменти 37 і прорізи 38, власне для з'єднання на платі 1 в розпорядженні є тільки половина початкової кільцевої поверхні Можна забезпечити значно більшу поверхню з'єднання, якщо виконати монтажні засоби ВІДПОВІДНО ДО показаного на Ф і г 8 а ^ другого прикладу виконання У цьому випадку вивід 36 допоміжного катода і/або вивід 35 керуючого електрода перервані по своєму периметру тільки одним сегментоподібним другим прорізом 38 (Фіг 8а) Монтажний отвір 10 має на своєму внутрішньому периметрі також тільки один сегментоподібний другий проріз 14 (Фіг 8Ь) Введення тиристора 3 у монтажний отвір 10 здійснюють ВІДПОВІДНО до Фіг 8с (вид знизу, тиристор 3 вставляють зверху у монтажний отвір 10) так, що початок виводу 36 допоміжного катода на краю прорізу 38 знаходиться в прорізі 14 Потім тиристор 3 нахиляють відносно осі 39 корпуса, так що початок виводу 36 допоміжного катода можна всувати через проріз 14 під сполучну плату 1 Після такого «введення» і/або сполучення, тиристор З, нахилений відносно осі 39 корпуса, можна різьбовим рухом вкручувати в монтажний отвір 10 (Фіг 8а), при цьому вивід 36 допоміжного катода по мірі обертання усе більшою поверхнею прилягає до нижньої сторони плати і повністю знаходиться під нею після повороту майже на 360° 12 11 61126 У цьому випадку на виводі 36 допоміжного кася крутизна струму керуючого електрода тода і на виводі 35 керуючого електрода, а також В усіх трьох показаних прикладах виконання в навколо монтажного отвору 10 також передбачена остаточному підсумку вивід 35 керуючого електромножина розподілених по периметру, узгоджених да тиристора 3 знаходиться безпосередньо над один з одним різьбових отворів 35', 13 для з'єдсполучною платою 1, а вивід 36 допоміжного катонання гвинтами виводу 35 керуючого електрода, да безпосередньо під платою 1 Зрозуміло, що ВІДПОВІДНО, виводу 36 допоміжного катода зі споможливе також протилежне розташування (вивід лучною платою 1 У цьому випадку проріз 38 може 36 допоміжного катода зверху, вивід 35 керуючого бути на вибір передбачений на виводі 36 допоміжелектрода знизу), що для спеціальних випадків ного катода, на виводі 35 керуючого електрода або монтажу є навіть кращим Крім того, замість 16 на обох виводах різьбових отворів 35', 13 можна вибрати також іншу їх КІЛЬКІСТЬ Проте, 12-И6 гвинтів забезпечуНа Фіг 9а і 9Ь показаний інший варіант викоють особливо гарний контакт, як це і необхідно нання, що забезпечує більшу поверхню з'єднання для запірних тиристорів з великими струмами (наУ цьому випадку замість сегментоподібних проріприклад, з можливістю відключення струмів 56кА в зів передбачені лише вузькі шліци 38', 14' При корпусі ЗО з діаметром 1120мм) В цілому винахід цьому для тиристора 3 достатньо передбачити в забезпечує створення низькоіндуктивно керованоодному КІЛЬЦІ, в даному випадку у виводі допоміжго запірного тиристора, що відрізняється простоного катода, тільки один шліц 38' Сполучна плата тою конструкції і легкістю монтажу, особливо примає також тільки один шліц 14', який проходить аж датний для великих струмів і потужностей і без до краю сполучної плати Монтаж здійснюють так перешкод забезпечує термічне з'єднання елеменсамо, як у варіанті, описаному стосовно до Фіг 8ата при незмінне низькій індуктивності з'єднання 8d Проте перевагою цього варіанта виконання є те, що монтажний отвір 10, а також виводи 35, 36 утворять майже повне коло, так що максимізуєть 36 Фіг 2а 36 13 14 ОО 00 К . : • оооо 4 oooooo oooooo oooooo oooooo 30 35 4 11 Фіг. • 5 36 12 1 15 16 Фіг. 6 1 37 35, 38 36 і 35'. 36 38 17 61126 18 19 20 61126 Фіг. 9а Фіг 9Ь Комп'ютерна верстка О В Кураєв Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Low-inductance gate-controlled thyristor

Назва патенту російською

Запираемый тиристор с малой индуктивностью

МПК / Мітки

МПК: H01L 23/02

Мітки: напівпровідниковий, елемент, силовий, цим, елементом, пристрій

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/10-61126-silovijj-napivprovidnikovijj-element-ta-napivprovidnikovijj-pristrijj-z-cim-elementom.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Силовий напівпровідниковий елемент та напівпровідниковий пристрій з цим елементом</a>

Подібні патенти