CH695406A5 - Gategleichgerichtetes Turn-Off Thyristormodul. - Google Patents

Description

CH 695 406 A5

Beschreibung

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein gategleichgerichtetes Turn-Off Thyristormodul, und im Speziellen eine Verbesserung, um den elektrischen Widerstand und induktive Elemente im Weg des Gatestroms zu verringern und das Bauelement zu vereinfachen.

Beschreibung der Hintergrund-Technologie

[0002] Ein Gate Turn-Off Thyristor (auf welches wir uns im Weiteren als «GTO» Thyristor beziehen werden) ist weit verbreitet in seiner Nutzung für Anwendungen in der Hochleistungselektronik. Der GTO Thyristor hatte jedoch das Problem gehabt, dass ein Dämpfungselement benötigt wurde und dass es schwierig ist, zu verhindern, dass der Dämpfungsverlust sich erhöht bei wachsender wirkender Stromspannung. Statt dessen hat ein gategleichgerichteter Turn-Off Thyristor (auf welchen sich im Weiteren als «GCT» Thyristor bezogen wird), welcher als eine andere Vorrichtung entwickelt wurde, den Vorteil, dass eine Operation ohne ein Dämpfungselement ausgeführt werden kann und der Dämpfungsverlust eliminiert werden kann.

[0003] Der GCT Thyristor dient dazu, die Zuwachsrate im Rückstrom des Gates ungefähr hundert mal so hoch wie bei einem GTO Thyristor zu erhöhen und zu bewirken, dass alle Hauptströme zu einem Gateelement (d.h. gleichrichten aller Hauptströme) fliessen, wobei eine Turn-Off Operation (Ausschaltoperation) ausgeführt wird. Um diese Operation auszuführen, umfasst ein GCT Thyristormodul einen GCT Thyristor und eine Treibvorrichtung, welches GCT Thyristormodul eine solche Struktur aufweist, dass der GCT Thyristor und die Treibvorrichtung miteinander durch eine Gate-Kontaktplatte verbunden sind, welche wie ein Ring im GCT Thyristor erzeugt ist.

[0004] Fig. 9 ist eine teilweise Seitenschnittangabe, welche einen konventionellen GCT Thyristor zeigt, wie er Hintergrund der vorliegenden Erfindung ist. Wie in Fig. 9 gezeigt wird, umfasst ein GCT Thyristor 90 ein Halbleitersubstrat 28. Im Halbleitersubstrat 28 wird eine Vielheit (z.B. mehrere Tausend) von Minute-Thyristorelementen (nicht gezeigt), welche parallel miteinander verbunden sind und auf welche sich als Segment bezogen wird, konzentrisch in einer Vielzahl von Abschnitten (z.B. acht Abschnitte) angeordnet. Jedes Thyristorelement kann durch einen Gatestrom ein- und ausgeschaltet werden. Jede Kathode 29b wird in einer Position korrespondierend zu jedem Segment in einer unteren Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 28 gebildet und eine Gateelektrode 29a wird in der Nähe eines äusseren Randteils der unteren Hauptoberfläche gebildet.

[0005] Eine Kathode-Verzehrungs-Bufferplatte 30 und eine Nachkathodenelektrode (Hauptelektrode) 31 werden sequentiell unter der Kathode 29b angebracht. Andererseits werden eine andere Kathode-Verzehrungs-Bufferplatte 32 und eine andere Nachkathodenelektrode (Hauptelektrode) 33 sequentiell über der Anode (nicht gezeigt) angebracht, welche auf einer höheren Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 28 gebildet ist.

[0006] Überdies wird eine ringförmige Gateelektrode 34 in Kontakt mit der Gateelektrode 29a angebracht, und eine Gateanschlussplatte 1, welche als ringförmige Metallplatte geformt ist, ist so angebracht, dass sie gleitend mit einer inneren, peripheren Randoberfläche der ringförmigen Gateelektrode 34 in Kontakt kommt. Die Gateanschlussplatte 1 und die ringförmige Gateelektrode 34 werden gegen die Gateelektrode 29a durch ein ringförmiges, elastisches Glied 35 ge-presst. Das ringförmige, elastische Glied 35 weist die Konfiguration einer ringförmigen Belleville-Feder oder gewellten Feder auf und drückt die Gateanschlussplatte 1 durch einen ringförmigen Isolator 36.

[0007] Ein blattförmiger Isolator 37 wird entlang der Wandoberfläche der Kathode-Verzehrungs-Bufferplatte 30 und der Nachkathodenelektrode 31 angebracht. Der Isolator 37 dient zum Isolieren der ringförmige Gateelektrode 34 zur Katho-de-Verzehrungs-Bufferplatte 30 und der Nachkathodenelektrode 31.

[0008] Ein Kathodenflansch 26 ist am Endteil der Nachkathodenelektrode 31 befestigt und ein anderer Flansch 40 ist an der anderen Nachelektrode 33 befestigt. Ein isolierender Zylinder 2, welcher aus einem Isolator wie z.B. Keramik erzeugt wurde, ist zwischen dem Kathodenflansch 26 und der anderen Flansch 40 angebracht, um einen Hauptteil des GCT Thyristors 90 zu umschliessen. Der isolierende Zylinder 2 ist vertikal in zwei Teile geteilt, wobei die Gateanschlussplatte 1 dazwischen gestellt ist. Der isolierende Zylinder 2 weist weiter einen Vorsprung 42 auf, um die Kriechdistanz zu vergrössern. Die Gateanschlussplatte 1 besitzt einen äusseren peripheren Teil, welcher wie ein Ring von der Seitenoberfläche des isolierenden Zylinders 2 zur Aussenseite hervorsteht und so verbunden werden kann zur Aussen-seite. Der isolierende Zylinder 2 ist in engem Kontakt mit der oberen und unteren Oberfläche der Gateanschlussplatte 1 verbunden.

[0009] Eine ringförmige Verbindungsplatte 43a ist am unteren Ende der Vorderseite des isolierenden Zylinders 2 befestigt. Die Verbindungsplatte 43a ist weiter an den ringförmigen Kathodenflansch 26 gefestigt. In ähnlicher Weise ist eine ringförmige Verbindungsplatte 43b am oberen Ende der Vorderseite des isolierenden Zylinders 2 befestigt. Die Verbindungsplatte 43b ist weiter an den ringförmigen Anodenflansch 40 befestigt. Der GCT Thyristor hat also eine Paketform, in welcher eine Gehäusekammer zum Beherbergen des Halbleitersubstrats 28 und zum luftdicht Abschliessen von der Aussenseite im Inneren definiert ist. Die Luft in der Gehäusekammer ist durch ein Edelgas ersetzt.

[0010] Eine Vielzahl von Befestigungslöchern 21 sind in einem vorbestimmten Intervall entlang des Kantenteils der Gateanschlussplatte 1 erzeugt. Der GCT Thyristor 90 hat ein diskförmiges Aussehen, welches nicht gezeigt ist. Die Nach2

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kathodenelektrode 31, der Kathodenflansch 26 und die Gateanschlussplatte 1 sind in einer Ordnung von der unteren Oberfläche gesehen konzentrisch erzeugt. Ausserdem sind die Nachkathodenelektrode 33, der Anodenflansch 40 und die Gateanschlussplatte 1 in einer Ordnung von der oberen Oberfläche gesehen konzentrisch angeordnet.

[0011] Fig. 10 ist eine Aufsicht, welche ein Antriebsgerät zeigt, das mit dem GCT Thyristor 90 zu verbinden ist. Das Antriebsgerät umfasst einen Gatetreiber 15, der als ein Leitungsabschnitt und als ein Verbindungssubstrat 70 dient. Das Verbindungssubstrat 70 ist ein Teil, bei welchem sich ein Leitungssubstrat (nicht gezeigt), das zum Gatetreiber 15 gehört, zur Aussenseite an die Seite des Gatetreiber 15 erstreckt. Das Verbindungssubstrat 70 hat ein Verdrahtungsmuster (nicht gezeigt) und dient dazu, den Gatetreiber 15 und den GCT Thyristor 90 elektrisch zu verbinden.

[0012] Das Verbindungssubstrat 70 ist mit einem Thyristoreinführteil 71 versehen, welcher eine Öffnung zum Einführen des GCT Thyristors 90 ist. Um den Thyristoreinführteil 71 sind eine Vielzahl von Löchern 21A angebracht, durch welche Schrauben zum Befestigen der Gateanschlussplatte 1 des GCT Thyristors 90 eindringen. Die Nachkathodenelektrode 31 wird in den Thyristoreinführteil 71 eingeführt, um an der Unterseite zur Verfügung zu stehen und danach wird der GCT Thyristor 90 an dem Verbindungssubstrat 70 mit einer Schraube befestigt. Dadurch ist ein GCT Thyristor vollständig.

[0013] Fig. 11 ist eine teilweise vergrösserte Aufsicht, welche einen Teil der Peripherie des Thyristoreinführteils 71 zeigt, welche erhalten wird, nachdem der GCT Thyristor 90 am Verbindungssubstrat 70 befestigt ist und das GCT Thyristormodul zusammengebaut ist. Fig. 12 ist eine Teilabbildung, die entlang der Linie A-A gemacht ist in Fig. 11, und Fig. 13 ist eine Teilabbildung, die entlang der Linie B-B gemacht ist in Fig. 11.

[0014] Wie in Fig. 11 bis 13 gezeigt wird, ist der GCT Thyristor 90 am Verbindungssubstrat 70 durch zwei Sorten von Schrauben 8A und 8B, drei Arten von Metallringen 7A, 7B und 7C und einer metallenen Kathodenelektrodenplatte (Hauptelektrodenplatte) 10 befestigt. Jeder der Metallringe 7A, 7B und 7C und die metallene Kathodenelektrodenplatte 10 besitzen eine hohe elektrische Leitfähigkeit.

[0015] Die Gateanschlussplatte 1, welche am isolierenden Zylinder 2 mit einer Lötverbindung befestigt ist, ist zwischen den oberen Metallring 7A und den mittleren Metallring 7B gestellt und ist dort mit der Schraube 8B fixiert. Die Kathodenelektrodenplatte 10, welche an die untere Hauptoberfläche der Nachkathodenelektrode 31 und das Verbindungssubstrat 70 angrenzt, ist zwischen den mittleren Metallring 7B und den unteren Metallring 7C gestellt und ist dort mit der Schraube 8A befestigt. Infolgedessen sind der GCT Thyristor und das Verbindungssubstrat 70 aneinander befestigt.

[0016] Das Verbindungssubstrat 70 besitzt eine isolierende Platte 4, eine erste metallisierte Schicht (erste leitende Schicht) 5, welche auf einer höheren Hauptoberfläche der isolierenden Platte 4 gebildet ist, und eine zweite metallisierte Schicht (zweite leitende Schicht) 6, welche auf einer unteren Hauptoberfläche der isolierenden Platte 4 gebildet ist. Ausserdem wurde ein Isolator 9 zwischen die Schraube 8A und den Metallring 7B gemacht. Dementsprechend ist die Gateanschlussplatte 1 elektrisch durch den Metallring 7B mit der ersten metallisierten Schicht 5 verbunden, und die Nachkathodenelektrode 31 ist elektrisch mit der zweiten metallisierten Schicht 6 durch die Kathodenelektrodenplatte 10 verbunden.

[0017] Das GCT Thyristormodul wird benutzt, indem die Nachkathodenelektrode 31 (direkt die Kathodenelektrodenplatte 10) und die Nachanodenelektrode 33 zwischengeschaltet sind und zwischen ein Paar externen Elektroden gepresst sind, welche nicht gezeigt sind. Der GCT Thyristor 90 ist genauer eine Art Druckkontakthalbleitergerät.

[0018] Wenn der GCT Thyristor 90 angeschaltet wird, verursacht der Gatetreiber 15 einen Strom, welcher von der ersten metallisierten Schicht 5 zur Gateanschlussplatte 1 fliesst, so dass der Strom von der Gateelektrode 29a (Fig. 9) zur Kathodenelektrode 29b fliesst. Zu dieser Zeit ist ein Zuwachs der Gatestromrate von 100 A/s oder mehr üblich.

[0019] Andererseits, wenn der GCT Thyristor 90 abgeschaltet wird, erhöht der Gatetreiber 15 die Zuwachsrate in einem Gaterückstrom, so dass alle Hauptströme, welche von der Nachanodenelektrode 33 zu der Nachkathodenelektrode 31 fliessen, gleichgerichtet zum Gaterückstrom vom Gatetreiber 15 durch die Gateanschlussplatte 1 sind. Im Allgemeinen ist die Zuwachsrate des Gaterückstromes ungefähr mehrere tausend A/s. Folglich wird ein Hauptstrom von mehreren tausend A des GCT Thyristors 90 in einer kurzen Zeit von ungefähr 1 s zur Gateanschlussplatte 1 gleichgerichtet.

[0020] Im GCT Thyristormodul, wie es in den Figuren 9 bis 13 gezeigt wird, ist die Gateanschlussplatte 1 wie ein Ring gebildet und eine grosse Kontaktfläche der Gateanschlussplatte 1 mit dem Antriebsgerät wird erhalten. Demzufolge können die ohmschen und induktiven Komponenten im Weg eines Gatestroms (ebenso eines Gaterückstroms) verringert werden. Folglich kann die Turn-Off Operation bewirkt werden.

[0021] In dem konventionellen GCT Thyristormodul ist jedoch der Metallring 7B zwischen die Gateanschlussplatte 1 und die erste metallisierte Schicht 5 angebracht. Dementsprechend sind die ohmschen und induktiven Komponenten im Weg eines Gatestroms hoch und die Antriebsoperation des GCT Thyristors ist durch einen grossen Hauptstrom versperrt. Ausserdem gibt es wegen dem Metallring 7B ein Problem damit, dass die Zahl der Teile des Antriebsgerätes gross ist und es lange Zeit braucht um ein GCT Thyristormodul zusammenzubauen.

Zusammenfassung der Erfindung

[0022] Um die obengenannten Probleme des Standes der Technik zu lösen, gehört es zu den Aufgaben der vorliegenden Erfindung, ein GCT Thyristormodul zu erzeugen, welches fähig ist, die ohmschen und induktiven Komponenten im Weg des Gatestroms zu reduzieren und den Zusammenbau zu vereinfachen.

[0023] Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung, als Lösung der gestellten Aufgabe und entsprechend Patentanspruch 1, richtet sich auf ein gategleichgerichtetes Turn-Off Thyristormodul, welches einen gategleichgerichteten Turn-

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Off Thyristor umfasst, der ein Halbleitersubstrat, in dem ein Thyristorelement fabriziert ist, ein Set von Hauptelektroden, das mit dem dazwischen gelegten Halbleitersubstrat erzeugt ist, ein isolierender Zylinder, welcher das Halbleitersubstrat und das Set von Hauptelektroden umfasst, und eine Gateanschlussplatte, welche elektrisch mit einer Gateelektrode des Thyristorelements verbunden ist und von einer äusseren Peripherie des isolierenden Zylinders wie ein Ring hervorsteht, umfasst. Weiter umfasst das gategleichgerichtete Turn-Off Thyristormodul ein Antriebsgerät, das ein Leitungsteil um einen Gatestrom zur Gateanschlussplatte zu leiten und ein Verbindungssubstrat umfasst. Das Verbindungssubstrat umfasst eine isolierende Platte und eine erste bzw. zweite leitende Schicht, die auf einer ersten und zweiten Hauptoberfläche der isolierenden Platte erzeugt sind, und die mit dem Leitungsteil elektrisch verbunden sind. Weiter umfasst das gategleichgerichtete Turn-Off Thyristormodul eine leitende Hauptelektrodenplatte, die mit einer der Hauptelektroden elektrisch verbunden ist, ein Set von Ringen, die so erzeugt sind, dass die Gateanschlussplatte und die Hauptelektrodenplatte dazwischen geschaltet sind, wobei die Gateanschlussplatte an die erste leitende Schicht angrenzt und die Hauptelektrodenplatte an die zweite leitende Schicht angrenzt, eine Schraube, um das Set von Ringen gegenseitig festzumachen, und einen Isolator, um die Schraube elektrisch von der Gateanschlussplatte zu isolieren. Einer der Ringe hat mit der Gateanschlussplatte Kontakt und der andere Ring hat mit der Hauptelektrodenplatte Kontakt.

[0024] Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet sich auf ein gategleichgerichtetes Turn-Off Thyristormodul gemäss dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei der Isolator ein Zylinder ist, der ein Flansch an einem der Enden hat, an welchen der Kopf einer Schraube angrenzt. Der Zylinder dringt durch die Gateanschlussplatte und durch einen der Ringe oder die Hauptelektrodenplatte und den anderen Ring und bewirkt, dass die Schraube dort hindurchdringt.

[0025] Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet sich auf ein gategleichgerichtetes Turn-Off Thyristormodul gemäss dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei der Zylinder ebenfalls durch die erste und zweite leitende Schicht dringt.

[0026] Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet sich auf ein gategleichgerichtetes Turn-Off Thyristormodul gemäss dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei ein Material der Hauptelektrodenplatte eine nichtmagnetische Substanz ist. Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet sich auf ein gategleichgerichtetes Turn-Off Thyristormodul gemäss einem der Aspekte eins bis vier der vorliegenden Erfindung, wobei eine Kerbe in einem anderen Teil gebildet ist, als dem Teil, durch den die Schraube in eine ringförmige Region der Gateanschlussplatte dringt, welche Gateanschlussplatte mit einem der Ringe bedeckt ist.

[0027] Gemäss dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung befindet sich kein Ring zwischen der Gateanschlussplatte und der ersten leitenden Schicht, jedoch sind sie direkt miteinander verbunden. Ohmsche und induktive Komponenten auf dem Weg zu einem Gate können deshalb reduziert werden. Folglich kann ein grösserer Hauptstrom gleichgerichtet werden. Ausserdem kann die Zahl der Teile vermindert werden. Ein Zusammenbau kann so vereinfacht werden und die Kosten für die Konstruktion können reduziert werden.

[0028] Gemäss dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Isolator der Zylinder, welcher den Flansch aufweist. Folglich kann die Isolation zwischen der Gateanschlussplatte, der Hauptelektrodenplatte oder etwas ähnlichem und der Schraube ohne komplizierte Arbeit im Herstellungsprozess zuverlässig erreicht werden.

[0029] Gemäss dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung dringt der Zylinder, wobei er als Isolator dient, durch die erste und zweite leitende Schicht. Deshalb können die isolierenden Eigenschaften zwischen der ersten und zweiten leitenden Schicht und der Schraube verbessert werden.

[0030] Gemäss dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Material der Hauptelektrodenplatte eine nichtmagnetische Substanz. Deshalb ist es möglich, Hitzeentwicklung, welche durch Hochfrequenzoperationen erzeugt wurde, zu verhindern.

[0031] Gemäss dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kerbe in einem anderen Teil gebildet, als der Teil der Gateanschlussplatte, durch den die Schraube dringt. Dies ist ein Teil, bei welchem vergleichsweise kleine Druckkräfte zwischen der Gateanschlussplatte und der ersten leitenden Schicht wirken. Deshalb kann das Material der Gateanschlussplatte verringert werden, ohne dass es stark die ohmschen und induktiven Komponenten auf dem Weg des Gatestroms beeinflussen würde.

[0032] Diese und andere Objekte, Eigenschaften, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird durch die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung offensichtlicher werden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird.

[0033] Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Aufsicht, die ein Antriebsgerät gemäss einer Ausführungsvariante zeigt

Fig. 2 ist eine Teilaufsicht, die ein Modul gemäss einer Ausführungsvariante zeigt;

Fig. 3 ist eine teilweise Seitenschnittangabe, die ein Modul gemäss einer Ausführungs variante zeigt;

Fig. 4 ist eine teilweise Seitenschnittangabe, die ein anderes Modul gemäss einer Aus führungsvariante zeigt;

Fig. 5 ist eine teilweise Seitenschnittangabe, die ein noch anderes Modul gemäss einer

Ausführungsvariante zeigt;

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Fig. 10 Fig. 11

Fig. 6

Fig. 7

Fig. 8

Fig. 9

ist eine teilweise Seitenschnittangabe, die ein weiteres Modul gemäss einer Ausführungsvariante zeigt;

ist eine Teilaufsicht, die ein weiteres Modul gemäss einer Ausführungsvariante zeigt;

ist eine teilweise Seitenschnittangabe, die das Modul zeigt, das in Figur 7 illustriert ist;

ist eine teilweise Seitenschnittangabe, die ein konventioneller GCT Thyristor zeigt;

ist eine Aufsicht, die ein konventionelles Antriebsgerät zeigt;

ist eine Teilaufsicht, die ein konventionelles Modul zeigt; und

Fig. 12 und Fig. 13 sind teilweise Seitenschnittangaben, welche das konventionelle Modul zeigen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsvariante

[0034] Ein GCT Thyristormodul gemäss einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich in charakteristischer Weise von einem konventionellen GCT Thyristormodul dadurch, dass ein mittlerer Metallring 7B entfernt ist und eine Gateanschlussplatte 1 und eine metallene Schicht 5 direkt miteinander verbunden sind. In den folgenden Zeichnungen haben die gleichen Teile oder entsprechende Teile die gleichen Funktionen wie diese des GCT Thyristormoduls, welches in den Figuren 9 bis 13 gezeigt wird, sie haben die gleichen Referenznummern und ihre detaillierte Beschreibung wird weggelassen werden.

[0035] Fig. 1 zeigt die Aufsicht eines Antriebsgerätes als eine Komponente des GCT Thyristormoduls gemäss der Ausführungsvariante. Das Antriebsgerät gemäss der Ausführungsvariante hat die gleiche Grundstruktur, wie sie in dem konventionellen Antriebsgerät in Fig. 10 gezeigt wird. Fig. 1 zeigt ein Beispiel, in welchem mehr durchgehende Löcher 21A als in Fig. 10 um ein Thyristoreinführteil gebildet wurden. Das GCT Thyristormodul gemäss der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf dieses Beispiel.

[0036] Ein GCT Thyristor, welcher als eine Komponente des GCT Thyristormoduls gemäss der vorliegenden Erfindung dient, hat zum Beispiel die gleiche Struktur wie der GCT Thyristor 90, der in Fig. 9 gezeigt wird. Während ein Beispiel, in welchem der GCT Thyristor 90, der in Fig. 9 gezeigt ist, als GCT Thyristor eingesetzt wird, wie weiter unten beschreiben wird, ist das GCT Thyristormodul gemäss der vorliegenden Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt.

[0037] Fig. 2 ist eine teilweise vergrösserte Aufsicht, die ein Teil der Peripherie des Thyristoreinführteil 71 zeigt, welche Aufsicht nach der Befestigung des GCT Thyristors 90 zu einem Verbindungssubstrat 70 erhalten wird und dadurch das GCT Thyristormodul zusammengebaut ist. Fig. 3 ist eine Schnittangabe, welche entlang der Linie C-C in Fig. 2 gemacht wurde.

[0038] Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, wird der GCT Thyristor 90 an einem Verbindungssubstrat 70 durch eine Art Schraube 8, zwei Arten von Metallringen 7A und 7C und einer Kathodenelektrodenplatte 10 befestigt. Jeder der Metallringe 7A und 7C und die Kathodenelektrodenplatte 10 besitzt eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Das Verbindungssubstrat 70 ist zwischen die Gateanschlussplatte 1 und die Kathodenelektrodenplatte 10 gelegt. Ausserdem sind die Gateanschlussplatte 1 und die Kathodenelektrodenplatte 10 zwischen den oberen Metallring 7A und den unteren Metallring 7C gelegt. Der obere Metallring 7A und der untere Metallring 7C sind durch die Schraube 8 festgemacht, die durch ein Befestigungsloch 21 und ein Durchgangsloch 21A dringt. Folglich sind der GCT Thyristor 90 und das Verbindungssubstrat 70 aneinander befestigt. Die Schraube 8 besteht aus Metall.

[0039] Das Verbindungssubstrat 70 besitzt eine isolierende Platte 4, wobei die erste metallisierte Schicht 5 auf einer oberen Hauptoberfläche der isolierenden Platte 4 und eine zweite metallisierte Schicht 6 auf einer unteren Oberfläche der isolierenden Platte 4 gebildet ist. Ausserdem wurde ein Isolator 9 zwischen der Schraube 8 und dem Metallring 7A und zwischen der Schraube 8 und der Gateanschlussplatte 1 angebracht. Dementsprechend ist die Gateanschlussplatte elektrisch direkt mit der ersten metallisierten Schicht 5 verbunden und die Kathodenelektrodenplatte 10 ist elektrisch direkt mit der zweiten metallisierten Schicht 6 verbunden.

[0040] Anders als beim konventionellen GCT Thyristormodul wurde folglich kein Metallring 7B zwischen die Gateanschlussplatte 1 und die erste metallisierte Schicht 5 gemacht. Folglich ist es möglich, die ohmschen und induktiven Komponenten im Weg eines Gatestroms zu verringern. Der Metallring 7B wurde entfernt, und ausserdem wurden die zwei Arten von Schrauben 8A und 8B nicht benötigt, sondern eine Art Schraube 8 ist genug. Folglich kann ein Schritt des Zusammenbaus stärker vereinfacht werden, als bei konventionellen GCT Thyristormodulen.

[0041] Ausserdem stellt der Isolator 9 einen Zylinder mit einem Flansch an einem Ende davon dar. Folglich wird eine komplizierte Arbeit bei dem Schritt des Zusammenbaus nicht benötigt und eine zuverlässige Isolation kann zwischen der Schraube 8 und dem Metallring 7A und zwischen der Schraube 8 und der Gateanschlussplatte 1 erhalten werden. Vorzugsweise wird die Kathodenelektrodenplatte 10 aus nicht magnetischem Material gebildet. Dadurch, wenn das GCT Thyristormodul eine hochfrequente Operation durchführt, ist es möglich, ein Phänomen zu unterdrücken, bei welchem eine elektrische Induktion durch ein magnetisches Feld lokal entsteht, welches magnetische Feld durch einen externen Strom generiert wurde und welches Phänomen in Hitzeerzeugung resultiert.

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[0042] Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, ist der Isolator 9 ein Zylinder und besitzt einen Flansch und ausserdem kann er geformt sein, um durch die erste metallisierte Schicht 5 und die zweite metallisierte Schicht 6 zu dringen. Dabei ist es möglich, die isolierenden Eigenschaften zwischen der ersten und zweiten metallisierten Schicht 5 und 6 und der Schraube 8 zu verbessern.

[0043] Fig. 3 und 4 zeigen ein Beispiel, in welchem die Schraube 8 zum unteren Metallring 7C geschraubt ist, und der obere Metallring 7A und die Gateanschlussplatte durch den Isolator 9 elektrisch isoliert werden. Anderseits, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt wird, kann die Schraube 8 zum Metallring 7A geschraubt werden und kann durch den Isolator 9 von dem tieferen Metallring 7A und der Kathodenelektrodenplatte 10 elektrisch isoliert sein. Der Isolator 9 ist als Zylinder geformt, der einen Flansch hat und im Beispiel von Fig. 5 durch den tieferen Metallring 7C und die Kathodenelektrodenplatte 10 und im Beispiel von Fig. 6 durch den tieferen Metallring 7C und die erste metallisierte Schicht 5 dringt.

[0044] Ausserdem, wie es in Fig. 7 und 8 gezeigt wird, kann eine Kerbe 11 selektiv entlang der äusseren Peripherie der Gateanschlussplatte 1 gebildet werden. In dieser Konfiguration kann das Antriebsgerät in der Aufsicht von Fig. 10 an Stelle von Fig. 1 gezeigt werden. Fig. 7 ist eine teilweise vergrösserte Aufsicht, welche einen Teil der Peripherie des Thyristoreinführteil 71 in das GCT Thyristormodul zeigt, welches eine Kerbe 11 auf der Gateanschlussplatte 1 hat. Eine Schnittangabe, welche entlang der Linie C-C in Fig. 7 ist, ist identisch zu Fig. 3, und Fig. 8 ist eine Schnittangabe, welche entlang der Linie D-D in Fig. 7 genommen wurde.

[0045] Wie es in Fig. 7 und 8 gezeigt wird, ist die Kerbe 11 gebildet, um vom Teil des Befestigungsloches 21 fern zu halten, durch welches die Schraube 8 eindringt. Folglich ist es möglich, das Material der Gateanschlussplatte 1 zu reduzieren, ohne einen elektrischen Kontakt zwischen der Gateanschlussplatte 1 und der ersten metallisierten Schicht 5 zu verhindern. Eine vergleichsweise kleine Druckkraft, welche durch die Festhaltekraft der Schraube 8 entsteht, wirkt zwischen der Gateanschlussplatte 1 und der ersten metallisierten Schicht 5, welche Schicht in einem Teil weg vom Befestigungsloch 21, durch welches die Schraube 8 dringt, erzeugt wurde. Demzufolge, sogar wenn die Kerbe 11 in diesem Teil gebildet wird, werden die ohmschen und induktiven Komponenten im Weg für den Gatestrom vergleichsweise moderat beeinflusst.

[0046] Während die Erfindung im Detail beschrieben wurde, ist die vorliegende Beschreibung in allen Aspekten illustrativ und nicht restriktiv zu verstehen. Es sollte verstanden werden, dass eine Vielzahl von Modifikationen und Variationen ersonnen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung wegzukommen.

Claims (5)

Patentansprüche

1. Ein gategleichgerichtetes Turn-Off Thyristormodul, welches Folgendes umfasst:

einen gategleichgerichteten Turn-Off Thyristor (90), der ein Halbleitersubstrat (28), in welchem ein Thyristorelement fabriziert ist, ein Set Hauptelektroden (31, 33), welche mit dem genannten Halbleitersubstrat (28) dazwischengelegt erzeugt sind, einen isolierenden Zylinder (2), welcher das genannte Halbleitersubstrat (28) und das Set von Hauptelektroden (31, 33) umfasst, und eine Gateanschlussplatte (1), welche elektrisch mit einer Gateelektrode (29A) des genannten Thyristorelementes verbunden ist und wie ein Ring an der äusseren Peripherie des genannten isolierenden Zylinders (2) herausragt, umfasst;

ein Antriebsgerät (15, 70), das einen Leitungsabschnitt (15) zur Versorgung der genannten Gateanschlussplatte (1) mit einem Gatestrom und ein Verbindungssubstrat (70), welches eine isolierende Platte (4) und erste (5) und zweite (6) leitende Schichten hat bzw. welches auf ersten und zweiten Hauptoberflächen der genannten isolierenden Platte (4) erzeugt ist und elektrisch mit dem genannten Leitungsabschnitt (15) verbunden ist, umfasst;

eine leitende Hauptelektrodenplatte (10), welche elektrisch mit einer (31) der genannten Hauptelektroden (31, 33) verbunden ist;

ein Set von Ringen (7A, 7C), welche so erzeugt sind, dass die genannte Gateanschlussplatte (1) und die genannte Hauptelektrodenplatte (10) dazwischen geschaltet sind, wobei die genannte Gateanschlussplatte (1) an die genannte erste leitenden Schicht (5) angrenzt und die genannte Hauptelektrodenplatte (10) an die genannte zweite leitende Schicht (6) angrenzt;

eine Schraube (8), um das genannte Set von Ringen (7A, 7C) aneinander zu befestigen; und einen Isolator (9), um die genannte Schraube (8) von der genannten Gateanschlussplatte (1) und einem der genannten Ringe (7A, 7C) mit der genannten Gateanschlussplatte (1) oder von der genannten Hauptelektrodenplatte (10) und dem anderen Ring zu isolieren, welcher andere Ring mit der genannten Hauptelektrodenplatte (10) in Kontakt steht.

2. Ein gategleichgerichtetes Turn-Off Thyristormodul gemäss Anspruch 1, wobei der genannte Isolator (9) ein Zylinder ist, der einen Flansch an einem der Enden hat, an welchem Ende der Kopf der Schraube (8) angrenzt, welche Schraube die genannte Gateanschlussplatte (1) und den genannten einen der Ringe (7A, 7C) oder die genannte Hauptelektrodenplatte (10) und den genannten anderen Ring durchdringt, und welcher Zylinder bewirkt, dass die genannte Schraube (8) dort durchdringt.

3. Ein gategleichgerichtetes Turn-Off Thyristormodul gemäss Anspruch 2, wobei der genannte Zylinder (9) auch die genannten ersten (5) und zweiten (6) leitenden Schichten durchdringt.

4. Ein gategleichgerichtetes Turn-Off Thyristormodul gemäss Anspruch 1, wobei das Material der genannten Hauptelektrodenplatte (10) eine nicht-magnetische Substanz ist.

5. Ein gategleichgerichtetes Turn-Off Thyristormodul gemäss Anspruch 1, wobei eine Kerbe (11) in einem anderen Teil

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gebildet ist, als der genannte Teil, durch welchen die genannte Schraube (8) in eine ringförmige Region der genannten Gateanschlussplatte (1) eindringt, welche Region mit einem der genannten Ringe (7A, 7C) bedeckt ist.

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