DE112010003271T5 - Hochfrequenz Fast Recovery Diode - Google Patents

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Abstract

Eine Hochfrequenz Fast Recovery Diode wird bereitgestellt. Die Diode umfasst einen Diodenchipsatz (1), Lötanschlüsse (2), Leitungsdrähte (3), Klemmkontakte (3-1), ein Silikonmantel (4) und ein Kunststoffhülle (5), wobei der Diodenchipsatz n Diodenchips, die mit derselben Polarität aufeinanderfolgend angeordnet sind, umfasst, ein Teil der n Dioden können Fast Recovery Diodenchips sein und ein anderer Teil kann konventionelle Gleichrichterdiodenchips umfassen, die Lötanschlüsse (2) sind an beiden Seiten jedes Diodenchips angeordnet und mit diesen verbunden, die Klemmkontakte (3-1) der zwei Diodenleitungsdrähte (3) sind mit den Lötanschlüssen an jeweils beiden Enden des Diodenchipssatzes verbunden, der Diodenchipsatz (1) und die Lötanschlüsse (2) sind von dem Silikonmantel (4) umgeben, Klemmkontakte (3-1) und die Silikonhülle (4) sind von der Kunststoffhülle (5) umschlossen und die Form der Kunststoffhülle (5) kann eine zylindrische Säulenform oder eine viereckige Säulenform sein. Die Sperrerholzeit der Hochfrequenz Fast Recovery Diode kann verkürzt sein und die Spannungsfestigkeitscharakteristik der Hochfrequenz Fast Recovery Diode kann verbessert sein.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochfrequenzdiode auf dem Gebiet der Halbleiterbauteile, insbesondere auf die Struktur einer Hochfrequenz Fast Recovery Diode (Diode mit kurzer Sperrerholzeit) mit Vielkristallkorn.
  • Stand der Technik
  • Heutzutage ist die elektronische Technologie in allen Feldern der nationalen Wirtschaft weit verbreitet und unterliegt einer schnellen Entwicklung. Elektronische Technologie weist sich durch einfache Steuerung, hohe Effizienz und Energiekonservierung aus und wird vom Staat als eine der Schlüsseltechnologien angesehen. Elektronische Technologie entwickelt sich hin zu einem Trend von hoher Spannung, hoher Kapazität, hoher Geschwindigkeit, hoher Frequenz, Modularität und Intelligenz. Hochfrequenz Fast Recovery Dioden sind neue Halbleiterbauteile, die in den vergangenen Jahren aufgekommen sind und Vorteile, wie gute Schaltcharakteristik, kurze Sperrerholzeit, großen Vorwärtsstrom, kleine Größe und einfache Installation, etc. aufweisen. Diese werden als Hochfrequenz- und Freilaufdiode mit hohen Strömen oder als Gleichrichterdiode in schaltenden Stromversorgungen, Pulsweitenmodulatoren, ununterbrechbaren Stromversorgungen, Frequenzsteuerungen für AC-Motoren und Hochfrequenzheizer, etc. breit angewendet und gehören zu den elektrischen und elektronischen Halbleiterbauteilen, die ein großes Wachstumspotential haben.
  • Alle konventionellen Hochfrequenz Fast Recovery Dioden sind aus einer Vielzahl von Fast Recovery Diodenchips zusammengesetzt, die eine kurze Sperrerholzeit und eine hohe Spannungsfestigkeit haben. Jedoch sind diese Chips teuer und nicht überall verfügbar und müssen manchmal importiert werden. Es besteht ein großer Bedarf daran, Hochfrequenz Fast Recovery Dioden bereitzustellen, die nicht nur kurze Sperrerholzeiten und hohe Spannungsfestigkeit aufweisen, sondern auch günstig, in großem Umfang verfügbar sind und geeignet für die Massenproduktion sind.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hochfrequenz Fast Recovery Diode bereitzustellen, die nicht nur kurze Sperrerholzeit und hohe Spannungsfestigkeit aufweist, sondern auch günstiger hergestellt werden kann und geeignet für die Massenproduktion ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch folgendes technisches System der vorliegenden Erfindung: eine Hochfrequenz Fast Recovery Diode umfassend einen Dioden-Chipsatz, Lötanschlüsse, Leitungsdrähte, Klemmkontakte, einen Mantel und eine Kunststoffhülle. Der Dioden-Chipsatz umfasst n Diodenchips ausgerichtet mit gleichgerichteter Polarität, jede Seite des Dioden-Chipsatzes ist weiterhin an den Lötanschlüssen angeordnet, und der Dioden-Chipsatz ist mit den Lötanschlüssen verbunden. Die Endflächen der Klemmkontakte der beiden Diodenleitungsdrähte sind mit den Lötanschlüssen an jeweils beiden Seiten des Dioden-Chipsatzes verbunden. Der Dioden-Chipsatz und die Lötanschlüsse sind von einem Mantel umgeben, und die Klemmkontakte und der Mantel sind von der Kunststoffhülle umschlossen. Von den n Diodenchips ist (sind) 1, 2 ... oder n – 1 Diodenchip(s) Fast Recovery Diodenchips, während der (die) übrige(n) Diodenchip(s) konventionelle Gleichrichterdiodenchips ist (sind).
  • Der Dioden-Chipsatz kann einen Fast Recovery Diodenchip und zwei konventionelle Gleichrichterdioden umfassen.
  • Die Kunststoffhülle kann eine zylindrische oder eine viereckige Säulenform haben, der Mantel kann ein Silikonmantel sein und die Kunststoffhülle kann eine Epoxidharz-Hülle sein.
  • Im Vergleich zum Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile: die Hochfrequenz Fast Recovery Diode ist aus einer Kaskade von mehreren Diodenchips gebildet und die Lade-/Entladezeit davon ist die Summe der reziproken Werte der Lade-/Entladezeit für jeden Diodenchip. Die Lade-/Entladezeit von Fast Recovery Diodenchips ist langsamer als die von konventionellen Gleichrichterdiodenchips. Die Lade-/Entladezeit einer konventionellen Hochfrequenz Fast Recovery Diode ist die Summe aus den reziproken Werten der Lade-/Entladezeit für jeden Chip, was damit sicherlich länger ist als die Lade-/Entladezeit einer Hochfrequenz Fast Recovery Diode, bei der einige Fast Recovery Diodenchips durch konventionelle Gleichrichterdiodenchips ersetzt sind. Daher hat die verbesserte Hochfrequenz Fast Recovery Diode im Vergleich zu konventionellen Hochfrequenz Fast Recovery Dioden eine kürzere Sperrerholzeitcharakteristik und kann die Sperrerholzeit verkürzen. Zusätzlich ergibt sich die Spannungsfestigkeit der Hochfrequenz Fast Recovery Diode aus der Summe der Spannungsfestigkeit für jeden Diodenchip. Konventionelle Gleichrichterdiodenchips mit hoher Spannungsfestigkeit können zum gleichen Preis erhalten werden, weshalb einige der Fast Recovery Diodenchips in der Hochfrequenz Fast Recovery Diode durch konventionlle Gleichrichterdioden mit hoher Spannungsfestigkeit ersetzt werden können. Auf diese Weise kann die Spannungsfestigkeit der Hochfrequenz Fast Recovery Diode verbessert werden. Weil der Preis von konventionellen Gleichrichterdiodenchips nur zwei Drittel des Preises von Fast Recovery Diodenchips ausmacht, werden die Produktionskosten für eine Hochfrequenz Fast Recovery Diode gemäß der vorliegenden Erfindung reduziert. Weiterhin sind konventionelle Gleichrichterdiodenchips breit verfügbar, können von Diodenherstellern produziert werden und sind daher für die Massenproduktion geeignet.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine bauliche Darstellung einer Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 zeigt eine bauliche Darstellung einer Ausführungsform 2 gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsformen
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung detaillierter anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • 1 zeigt eine bauliche Darstellung einer Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Hochfrequenz Fast Recovery Diode einen Diodenchipsatz 1, Lötanschlüsse 2, Leitungsdrähte 3, Klemmkontakte 3-1, einen Mantel 4 und eine Kunststoffhülle 5. Der Diodenchipsatz 1 umfasst n Diodenchips 1-1, 1-2, 1-3, ..., 1-n, die mit gleichgerichteter Polarität ausgerichtet sind. Beide Seiten jedes Diodenchips 1-1, 1-2, 1-3, ..., 1-n sind an einem Lötanschluss 2 angeordnet und der Diodenchip ist mit dem Lötanschluss 2 verbunden. Die Endflächen der Klemmkontakte 3-1 zweier Diodenleitungsdrähte 3 sind an jeweils beiden Seiten des Diodenchipsatzes 1 mit den Lötanschlüssen 2 verbunden. Der Diodenchipsatz 1 und die Lötanschlüsse 2 sind von einem Mantel 4 umgeben, und die zwei Klemmkontakte 3-1 und der Mantel 4 sind von der Kunststoffhülle 5 umschlossen. In den n Diodenchips 1-1, 1-2, 1-3, ..., 1-n, sind 1, 2, ... oder n – 1 Diodenchips Fast Recovery Diodenchips, während die übrigen Diodenchips konventionelle Gleichrichterdiodenchips sind. Die Kunststoffhülle 5 hat eine zylindrische Säulenform. Der Mantel 4 ist ein Silikonmantel und die Kunststoffhülle 5 ist eine Epoxidharz-Hülle.
  • 2 zeigt eine bauliche Darstellung einer Ausführungsform 2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 2 gezeigt, umfasst die Hochfrequenz Fast Recovery Diode einen Diodenchipsatz 1, Lötanschlüsse 2, Leitungsdrähte 3, Klemmkontakte 3-1, einen Mantel 4 und eine Kunststoffhülle 5, wobei der Diodenchipsatz 1 einen Fast Recovery Diodenchip 1-1 und zwei konventionelle Gleichrichterdiodenchips 1-2 und 1-3 umfasst. Die Kunststoffhülle 5 hat eine zylindrische Säulenform. Der Mantel 4 ist ein Silikonmantel. Die Kunststoffhülle 5 ist eine Epoxidharz-Hülle.
  • Die Hochfrequenz Fast Recovery Diode gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine kürzere Sperrerholzeit als konventionelle Hochfrequenz Fast Recovery Dioden und der Grund liegt in Folgendem: angenommen die Lade-/Entladezeit eines Fast Recovery Diodenchips ist TFR und die Lade-/Entladezeit eines konventionellen Gleichrichterdiodenchips ist TRR, dann ist TFR < TRR. In der Ausführungsform 2 zum Beispiel, umfasst der Diodenchipsatz 1 einen Fast Recovery Diodenchip 1-1 und zwei konventionelle Gleichrichterdiodenchips 1-2 und 1-3 und seine Lade-/Entladezeit ist 1/TFR1 + 1/TRR2 + 1/TRR3; wogegen eine konventionelle Hochfrequenz Fast Recovery Diode nur Fast Recovery Diodenchips umfasst und deren Lade-/Entladezeit ist 1/TFR1 + 1/TFR2 + 1/TFR3. Es ist offensichtlich, dass 1/TFR1 + 1/TRR2 + 1/TRR3 < 1/TFR1 + 1/TFR2 + 1/TFR3 ist. Daher hat die verbesserte Hochfrequenz Fast Recovery Diode gemäß der vorliegenden Erfindung eine kürzere Sperrerholzeitcharakteristik als konventionelle Hochfrequenz Fast Recovery Dioden und kann die Sperrerholzeit verkürzen.
  • Die Hochfrequenz Fast Recovery Diode der vorliegenden Erfindung hat aus den folgenden Gründen eine höhere Spannungsfestigkeit als konventionelle Hochfrequenz Fast Recovery Dioden: die Bemessung der Spannungsfestigkeit eines am Markt verfügbaren Fast Recovery Diodenchips ist 1300 V, während die Bemessung der Spannungsfestigkeit konventioneller Gleichrichterdiodenchips, die zum gleichen Preis am Markt verfügbar sind, bis zu 1800 V ist. In der Ausführungsform 2 zum Beispiel beträgt die Bemessung der Spannungsfestigkeit der Hochfrequenz Fast Recovery Diode gemäß der vorliegenden Erfindung 1300 V + 2 × 1800 V = 4900 V, wogegen die Bemessung der Spannungsfestigkeit einer konventionellen Hochfrequenz Fast Recovery Diode beim gleichen Preis 1300 V × 3 = 3900 V beträgt. Es ist offensichtlich, dass die Hochfrequenz Fast Recovery Diode gemäß der vorliegenden Erfindung eine höhere Spannungsfestigkeit als konventionelle Hochfrequenz Fast Recovery Dioden hat, das heißt, dass sie die Spannungsfestigkeit verbessern kann.
  • Am Markt beträgt der Preis für konventionelle Gleichrichterdiodenchips 2/3 des Preises von Fast Recovery Diodenchips. In Ausführungsform 2 zum Beispiel, wo nur ein Fast Recovery Dioden Chip unter den drei Diodenchips ist, während die beiden anderen Fast Recovery Diodenchips durch konventionelle Gleichrichterdiodenchips ersetzt sind, können die Kosten jeder Hochfrequenz Fast Recovery Diode um 20% reduziert werden. In Hochfrequenz Fast Recovery Dioden, die mehrere Diodenchips umfassen, werden die Produktionskosten solcher Hochfrequenz Fast Recovery Dioden weiter reduziert, wenn nur ein Chip ein Fast Recovery Diodenchip ist, während alle anderen Chips konventionelle Gleichrichterdiodenchips sind, da konventionelle Gleichrichterdiodenchips von Diodenherstellern aus polykristallinen Silikonwavern produziert werden können, ebenso am Markt verfügbar sind und sich für die Massenproduktion eignen.

Claims (3)

  1. Hochfrequenz Fast Recovery Diode umfassend: einen Dioden-Chipsatz (1), Lötanschlüsse (2), Leitungsdrähte (3), Klemmkontakte (3-1), einen Mantel (4) und eine Kunststoffhülle (5); der Dioden-Chipsatz (1) umfasst n Diodenchips (1-1, 1-2, 1-3, ..., 1-n), die mit gleichgerichteter Polarität ausgerichtet sind; beide Seiten jedes Diodenchips (1-1, 1-2, 1-3, ..., 1-n) sind an einem Lötanschluss (2) angeordnet und der Diodenchip ist mit den Lötanschlüssen (2) verbunden; die Endflächen der Klemmkontakte (3-1) zweier Diodenleitungsdrähte (3) sind mit den Lötanschlüssen (2) an jeweils beiden Seiten des Diodenchipsatzes (1) verbunden; der Dioden-Chipsatz (1) und die Lötanschlüsse (2) sind von einem Mantel (4) umgeben und die beiden Klemmkontakte (3-1) und der Mantel (4) sind mit einer Kunststoffhülle (5) umschlossen; wobei unter den Diodenchips (1-1, 1-2, 1-3, ..., 1-n), 1, 2, ... oder n – 1 Diodenchips Fast Recovery Diodenchips sind, wogegen die übrigen Diodenchips konventionelle Gleichrichterdiodenchips sind.
  2. Hochfrequenz Fast Recovery Diode gemäß Anspruch 1, wobei der Diodenchipsatz (11) einen Fast Recovery Diodenchip (11-1) und zwei konventionelle Gleichrichterdiodenchips (11-2, 11-3) umfasst.
  3. Hochfrequenz Fast Recovery Diode gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Kunststoffhülle (5) eine zylindrische oder eine viereckige Säulenform hat, der Mantel (4) ein Silikonmantel ist und die Kunststoffhülle (5) eine Epoxidharz-Hülle ist.
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