DE1030462B

DE1030462B - Halbleitergleichrichter fuer hohe Stromstaerken

Info

Publication number: DE1030462B
Application number: DEB42440A
Authority: DE
Inventors: Kurt Paule
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1956-11-10
Filing date: 1956-11-10
Publication date: 1958-05-22
Also published as: CH353813A

Description

Halbleitergleichrichter für hohe Stromstärken Die Erfindung bezieht sich auf einen Halbleitergleichrichter für hohe Stromstärken, der besonders für intermittierenden Betrieb geeignet ist.
Es sind bereits Halbleitergleichrichter bekannt, bei denen das Halbleiterelement in einem meist aus Kupfer hergestellten Kühlkörper sitzt, auf dem großflächige Kühlrippen befestigt sind. Insbesondere beim Betrieb von Kraftfahrzeugen besteht die Gefahr, daß die Kühlflächen derartiger Gleichrichter sich unter dem Einfluß der ölhaltigen Atmosphäre, in der sie betrieben werden, mit einer Schmutzschicht überziehen und daher eine mangelhafte Wärmeabstrahlung gewährleisten. Außerdem sind die Kühlflächen Beschädigungen durch Verbiegen ausgesetzt und können dann ebenfalls die erforderlichen Kühlwirkungen nicht mehr hervorrufen.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, das Halbleiterelement des Gleichrichters am Boden eines aus Metallblech gezogenen Napfes anzuordnen, der den Deckel eines topfförmigen Gehäuses bildet, in dessen mit einer Flüssigkeit hoher Wärmekapazität gefüllten Innenhohlraum der Napf hineinragt und einen Wärmekontakt zwischen dem Halbleiterelement und der Flüssigkeit bildet.
Bei Verwendung derartiger Gleichrichter auf Fahrzeugen können hohe Stromstärken zugelassen werden, da durch die Erschütterung beim Fahrbetrieb die im Napf vorhandene Flüssigkeit eine gute Wärmeabführung von dem Gleichrichterelement sicherstellt.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Leistungsgleichrichter mit im Querschnitt rechteckförmigen Gehäuse in der Draufsicht. Fig. 2 im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1. und Fig. 3 zeigt einen anderen Gleichrichter mit zylindrischem Gehäuse im Längsschnitt.
Beim Gleichrichter nach den Fig. 1 bis 3 ist das aus Germanium bestehende Halbleiterelement 10, das die Form eines runden, etwa 0,3 mm starken Plättchens hat, am Boden 11 eines Napfes 12 mit einer Zinnschicht 13 festgelötet. Der Napf befindet sich in der Mittelzone eines aus Kupferblech gezogenen Deckels 14, der in ein ebenfalls aus Kupferblech gezogenes topfförmiges Gehäuse 15 eingesetzt und mit dessen Rand verlötet ist. Der Napf ragt in den Innenhohlraum des Gehäuses 15 hinein, das mit einem Wasser-Glyzerin-Gemisch gefüllt ist.
Auf das Germaniumplättchen 10 ist ein im Durchmesser nur wenig kleinerer Anschlußbolzen 17 aus Kupfer mit Hilfe einer Lötschicht 16 aus Indium befestigt. Das Indium diffundiert beim Lötvorgang zum Teil in das Germaniumplättchen 10 hinein und bildet dort für die Gleichrichterwirkung erforderliche Sperr-Schicht. Der Zwischenraum zwischen dem Bolzen 17 und der Wand des Napfes 12 ist mit einer Vergußmasse 18 aus erhärtendem Kunststoff ausgegossen. Eine Ringscheibe 19 aus Isolierstoff, die auf den Bolzen 17 aufgeschoben ist, liegt mit ihrem Rand gegen die Innenseite der Wand des Napfes 12 an und verhindert dadurch, daß beim Vergießen die noch flüssige, jedoch rasch härtende Vergußmasse bis zur Indiumschicht 16 und zum Germaniumplättchen 10 vordringt.
An seinem freien, aus dem Napf herausragenden Ende weist der Bolzen 17 ein Sackloch 20 mit eingeschnittenem Muttergewinde zur Aufnahme einer in der Zeichnung nicht dargestellten Schraube auf, mit der am Bolzen 17 eine ebenfalls nicht dargestellte Anschlußleitung befestigt werden kann, die dem Gleichrichter in der Durchlaßrichtung Strom zuführt. Als Stromableitung dient ein zweiter Kupferbolzen 21, der mit dem Gehäuse 15 vernietet und verlötet ist und ebenfalls an seinem freien Ende eine Sacklochbohrung 22 mit Muttergewinde aufweist.
Das zweite Ausführungsbeispielnach Fig. 3 unterscheidet sich von ,dem vorstehend beschriebenen im wesentlichen nur dadurch, daß sowohl sein mit einem Napf 30 versehener Deckel 31 als auch das ebenfalls aus Kupferblech gezogene Gehäuse 32 mit Sicken 33 bzw. 34 versehen ist. Dadurch wird es möglich, den Gleichrichter auch bei Temperaturen solcher Höhe zu betreiben, bei denen die infolge der Temperaturerhöhung auftretenden Volumenänderungen des Kühlmittels nicht mehr vernachlässigt werden können. Im Gegensatz zum vorherigen Beispiel hat das Gehäuse des Gleichrichters nach Fig. 3 kreisförmigen Querschnitt. Dadurch werden die zum Ziehen des Gehäuses und des Deckels erforderlichen Werkzeuge wesentlich einfacher. Der besondere Vorteil der beschriebenen Anordnungen besteht darin, daß eine große Wärmekapazität bei kleinem Aufwand an Werkstoff erzielt wird und daß selbst bei im Durchmesser verhältnismäßig kleinen Germaniumplättchen große Stromstärken zugelassen werden können. Die große Wärmekapazität ist besonders dann von Vorteil, wenn der Gleichrichter nur kurzzeitig belastet wird. Für diesen intermittierenden Betrieb kann der entnommene Strom ein Vielfaches des Dauerstromes betragen.
Bei einem ausgeführten Gleichrichter nach Fig. 1 und 2 ergab sich bei einem Dauerbetriebsstrom von 20 Amp., einem Durchmesser des Germaniumplättchens 10 von 8 mm und bei einem Gehäuse von 30 X 40 X 25 mm eine Übertemperatur von weniger als 35° C am Gleichrichterelement.

Claims

PATENTANSPRUCH: Halbleitergleichrichter für hohe Stromstärken, insbesondere für intermittierenden Betrieb, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement am Boden eines aus Metallblech gezogenen Napfes sitzt, der den Deckel eines topfförmigen Gehäuse bildet, in dessen mit einer Flüssigkeit hoher Wärmekapazität gefüllten Innenhohlraum der Napf hineinragt und einen Wärmekontakt zwischen dem Halbleiterelement und der Flüssigkeit bildet.