CS218754B1

CS218754B1 - Light-controlled power semiconductor device

Info

Publication number: CS218754B1
Application number: CS907681A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Pokorny; Stanislav Vlnas; Jiri Pliva; Emil Venhoda
Original assignee: Oldrich Pokorny; Stanislav Vlnas; Jiri Pliva; Emil Venhoda
Priority date: 1981-12-07
Filing date: 1981-12-07
Publication date: 1983-02-25

Abstract

Předmětem vynálezu je výkonová polovodičová součástka řízená světlem, obsahující polovodičový systém kotoučového tvaru se světlocitlivou oblastí, uložený mezi elektrodami uspořádanými v pouzdře. Podstatou vynálezu je, že v horní elektrodě je v ose rotace součástky vytvořen otvor, do kterého je vložen p-růzor, tvořený kro-užkem spojeným se skleněným dnem. Kroužek průzoru je upevněn ve vybrání v horní elektrodě tak, že mezi světlocitlivou oblastí ve středu polovodičového systému a skleněným dnem zůstane mezera tloušťky maximálně 0,3 mm. Do otvoru v horní elektrodě je zasunut světlovod, jehož kovová část je středěna v průzoru a horní elektrodě kroužkem na osazenou část světlovodu je nasazena pružina, opírající se druhým koncem prostřednictvím těsnicího kroužku o kryt spojený s horní elektrodou například svarem.The subject of the invention is a power semiconductor component controlled by light, comprising a semiconductor system of a disk shape with a photosensitive area, placed between electrodes arranged in a housing. The essence of the invention is that in the upper electrode, in the axis of rotation of the component, an opening is made into which a visor is inserted, formed by a ring connected to a glass bottom. The visor ring is fixed in a recess in the upper electrode so that a gap of maximum thickness of 0.3 mm remains between the photosensitive area in the center of the semiconductor system and the glass bottom. A light guide is inserted into the opening in the upper electrode, the metal part of which is centered in the visor and the upper electrode by a ring. A spring is mounted on the mounted part of the light guide, the other end of which rests on a cover connected to the upper electrode, for example by welding, through a sealing ring.

Description

Vynález se týká výkonové polovodičové součástky řízené světlem, obsahující polovodičový systém kotoučového tvaru se světlocitlivou oblastí, uložený mezi elektrodami uspořádanými v pouzdře.The invention relates to a light controlled power semiconductor component comprising a disk-shaped semiconductor system with a photosensitive region disposed between electrodes arranged in a housing.

Dosud známá řešení polovodičových součástek přímo· řízených světelnou energií z vnějšího zdroje používají pro přívod světelné energie dovnitř pouzdra ke světlocitlivé oblasti polovodičového elementu světlovodu, který prochází pouzdrem až k povrchu uvedeného polovodičového systému. Přenos zářivé energie je v _κ těchto případech proveden s dobrou účinností, dochází k malým ztrátám na cestě od zdroje světla, ke světlocitlivé oblasti polovodičové destičky, světlovod však nelze při průchodu pouzdrem dostatečně utěsnit a pouzdro není vakuově těsné. Při provozu dochází vlivem pronikajících nečistot k usměrňovacímu systému k degradaci vlastností celé součástky. Takto řešené optosoučástky nelze proto provozovat v klimaticky náročnějších prostředích. Používaná těsnění nejrůznějšího druhu nezajišťují vakuotěsnost vnitřního prostoru pouzdra, stejně jako· světlopropustná těsnění umístěná mezi koncem světlovodu a světlocitlivou oblastí polovodičového elementu, která navíc zhoršují účinnost přenosu zářivé energie. Další známá řešení používají světlopropustné části umístěné v krytu pouzdra. Tato část umožňuje průchod světla, světlocitlivá vrstva polovodičového· elementu je však příliš vzdálená od propustné části pouzdra a dochází k velkým ztrátám zářivé energie.Prior art solutions of semiconductor devices directly controlled by light energy from an external source use a light guide to guide the light energy inside the housing to the light-sensitive area of the semiconductor element that extends through the housing to the surface of said semiconductor system. Transmission of radiant energy in such cases _κ performed with good efficiency, there is little loss on the way from the light source to the light sensitive area of a semiconductor wafer, a light pipe can not be sufficiently while passing through the sleeve and seal housing is not vacuum tight. During operation, due to penetrating dirt, the rectifier system degrades the properties of the entire component. Such solved optical components cannot therefore be operated in more climatically demanding environments. The gaskets of all kinds used do not ensure the vacuum tightness of the inner space of the housing, as well as the light-permeable gaskets located between the end of the light guide and the light-sensitive area of the semiconductor element, which in addition impair the radiative energy transfer efficiency. Other known solutions use light-transmitting parts located in the housing cover. This part allows the passage of light, but the light-sensitive layer of the semiconductor element is too far from the permeable part of the housing and there is a large loss of radiant energy.

Uvedené nedostatky řeší konstrukce výkonové polovodičové součástky řízené světlem podle vynálezu, jejíž podstata spočívá v tom, že v horní elektrodě je v ose rotace součástky vytvořen otvor, do kterého je vložen průzor, tvořený kroužkem spojeným se skleněným dnem, přičemž kroužek průzoru je upevněn ve vybrání v horní elektrodě tak, že mezi světlocitlivou oblastí ve středu polovodičového systému a skleněným dnem zůstane-mezera tloušťky maximálně 0,3 mm. Do otvoru v horní elektrodě je zasunut světlovod, jehož koncová část je středěna v průzoru a horní elektrodě kroužkem. Na osazenou část světlovodu je nasazena pružina, opírající se druhým koncem prostřednictvím těsnicího kroužku o kryt spojený s horní elektrodou například svarem.The above-mentioned drawbacks are solved by the construction of the light-controlled power semiconductor component according to the invention, characterized in that in the upper electrode a hole is formed in the axis of rotation of the component into which a window is inserted. in the upper electrode such that a gap of maximum 0.3 mm remains between the photosensitive area in the center of the semiconductor system and the glass bottom. A light guide is inserted into the opening in the upper electrode, the end part of which is centered in the window and the upper electrode with a ring. A spring is mounted on the stepped part of the light guide, supported by the other end by means of a sealing ring on a cover connected to the upper electrode, for example by welding.

Mezi polovodičový systém a alespoň jednu elektrodu je vložena dilatační vložka. Vzájemná poloha polovodičového systému alespoň jedné dilatační složky a elektrody je fixována středícím kroužkem.A dilatation insert is interposed between the semiconductor system and the at least one electrode. The relative position of the semiconductor system of the at least one dilatation component and the electrode is fixed by a centering ring.

Popsané řešení výkonové polovodičové součástky řízené světlem podle vynálezu je jednoduché a zaručuje vakuotěsnost pouzdra, takže nemůže dojít k pronikání nečistot k vlastnímu polovodičovému systému. Také účinnost přenosu světelné energie průzorem na světlocitlivou oblast polovodičového prvku je vysoká.The described solution of the light-controlled power semiconductor component according to the invention is simple and guarantees the vacuum tightness of the housing, so that impurities cannot penetrate to the semiconductor system itself. Also, the efficiency of transmitting light energy through the viewing window to the photosensitive region of the semiconductor element is high.

Příklad konkrétního provedení výkonové polovodičové součástky řízené světlem podle vynálezu je na přiloženém výkresu.An example of a particular embodiment of a light-controlled power semiconductor component according to the invention is shown in the attached drawing.

Pouzdro součástky je tvořeno keramickou průchodkou 2 s připájenou armaturou průchodky, která je zároveň přivařena k dolní elektrodě 1 a horní elektrodě 4. Mezi horní plochu polovodičového systému 6 a horní elektrodu 4 je vložena dilatační vložka 7 a vzájemná poloha těchto tří konstrukčních prvků je fixována středícím kroužkem 8. V horní elektrodě 4 a dilatační vložce 7 je vytvořen v ose rotace součástky otvor, do kterého je vložen průzor 3, tvořený kovovým kroužkem spojeným se skleněným dnem. Kovový kroužek průzoru 3 je upevněn například připájením ve vybrání v horní elektrodě 4 tak, že mezi světlocitlivou oblastí ve středu polovodičového systému 6 a skleněným dnem průzoru 3 zůstane mezera tloušťky maximálně 0,3 mm. Do otvoru v horní elektrodě 4 je zasunut světlovod 13, jehož koncová část je středěna v průzoru 3 a horní elektrodě 4 kroužkem 5. Nadsazenou část světlovodu 13 je nasazena pružina 10, opírající se druhým koncem prostřednictvím těsnicího kroužku 11 a kryt 12 spojený s horní elektrodou 4 například svarem. Světlovod 13 je přitlačován dovnitř průzoru 3 pomocí pružiny 10, jejíž stlačení je prováděno krytem 12.The component housing consists of a ceramic grommet 2 with soldered grommet fitting, which is simultaneously welded to the lower electrode 1 and the upper electrode 4. A dilatation insert 7 is inserted between the upper surface of the semiconductor system 6 and the upper electrode 4 and the relative position of the three components is In the upper electrode 4 and the expansion insert 7, a hole is formed in the axis of rotation of the component into which a window 3 is formed, formed by a metal ring connected to the glass bottom. The metal ring of the visor 3 is fixed, for example, by soldering in a recess in the upper electrode 4 so that a gap of maximum 0.3 mm remains between the light-sensitive area in the center of the semiconductor system 6 and the glass bottom of the visor 3. A light guide 13 is inserted into the opening in the upper electrode 4, the end part of which is centered in the window 3 and the upper electrode 4 by a ring 5. The overhung part of the light guide 13 is fitted with a spring 10. 4 for example by welding. The light guide 13 is pressed into the window 3 by means of a spring 10, which is compressed by the cover 12.

Claims

1. A light-controlled power semiconductor component, comprising a disk-shaped semiconductor system having a photosensitive circuit. An electrode arranged in the housing, characterized in that in the upper electrode (4) a hole is formed in the axis of rotation of the component, into which a window (3) is formed, formed by a ring connected to the glass bottom, fixed in the recess in the upper electrode (4) so that a gap of maximum 0.3 mm remains between the light-sensitive area in the center of the semiconductor system (6) and the glass bottom and a light guide (13) is inserted into the opening in the upper electrode (4); whose end part is centered in the sight glass (3) and the upper electrode (4) by the ring (5) and on the stepped

BACKGROUND OF THE INVENTION A portion of the light guide (13) is fitted with a spring (10) supported by the other end by means of a sealing ring (11) on a cover (12) connected to the upper electrode (4), for example by welding.

Light-controlled power semiconductor device according to claim 1, characterized in that a dilatation insert (7) is inserted between the semiconductor system (6) and the at least one electrode (1, 4).

Light-controlled power semiconductor device according to Claims 1 and 2, characterized in that the relative position of the semiconductor system (6), the at least one expansion pad (7) and the electrode (1, 4) is fixed by a centering ring (8).