DE1192326B - Leistungsgleichrichteranordnung mit mehreren elektrisch parallelgeschalteten Halbleiterelementen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIl

Deutsche Kl.: 21g-11/02

Nummer: 1192 326

Aktenzeichen: W19831 VIII c/21 g

Anmeldetag: 29. September 1956

Auslegetag: 6. Mai 1965

Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Aufbau einer Leistungsgleichrichteranordnung mit mehreren elektrisch parallelgeschalteten Halbleiterelementen. Das einzelne Halbleiterelement besteht zweckmäßig aus einem einkristallinen Halbleiterkörper mit einem flächenhaften pn-übergang relativ hoher Stromtragfähigkeit, also z.B. auf der Basis eines Halbleiterkörpers aus Germanium oder Silizium.

Solche Gleichrichter mit flächenhaftem pn-übergang sind technisch vorteilhaft, indem sie in der Vorwärtsrichtung bzw. der Flußrichtung des gleichzurichtenden Stromes sehr hohe Stromdichten bei gutem Wirkungsgrad führen und in der Sperrichtung sehr hohen Sperrspannungen standhalten können. Sie sind daher zur Verwendung als Leistungsgleichrichterelement sehr geeignet, indem sie bei einer gleichrichtenden Übergangsschicht von genügend großer Flächenausdehnung große Durchgangsleistungen beherrschen können.

Zur Erzielung einer hohen Stromtragfähigkeit ist es jedoch, da Halbleiterstoffe der angegebenen Art relativ genau bestimmten Temperaturgrenzen unterliegen, notwendig, eine sehr wirksame Kühlung für die Halbleiterkörper vorzusehen bzw. die an dem Halbleiterelement betriebsmäßig anfallende Verlustwarme jeweils schnell und wirksam abzuführen. Wenn die Temperatur des Halbleiterkörpers zu hoch wird, nimmt auch der Sperrzustand des Halbleiterflächengleichrichters sehr schnell ab. Das hat dann relativ hohe Sperrströme zur Folge, die den Gleichrichter weitergehend erwärmen und ihn schließlich beschädigen, weshalb auch unter diesem Gesichtspunkt für eine bestmögliche Wärmeabführung vom Halbleiterkörper zu sorgen ist, damit die von ihm angenommene Temperatur noch innerhalb der erlaubten Grenzen bleibt.

Bei der Konstruktion technischer Halbleitergleichrichter ist es im allgemeinen außerdem erforderlich, den Gleichrichter derart wirksam gegen den Einfluß der Umgebung abzudichten, daß der Halbleiter gegen Feuchtigkeit und gegen andere Verunreinigungen geschützt ist, die sonst eine sehr nachteilige Wirkung auf die erwünschten günstigen Eigenschaften und die Lebensdauer der Leistungsgleichrichteranordnung haben.

Es kann weiterhin wichtig sein und erforderlich werden, den Halbleiterkörper gegen erhebliche mechanische Beanspruchungen zu schützen, denn die Halbleiterkörper haben zur Erzielung einer ausreichenden Flächenausdehnung bei niedrigem Durchlaßwiderstand die Form dünner Platten und sind daher sehr zerbrechlich.

Leistungsgleichrichteranordnung mit mehreren
elektrisch parallelgeschalteten
Halbleiterelementen

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.jur. G. Hoepffner, Rechtsanwalt,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

August P. Colaiaco,

John L. Boyer, Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. November 1955
(545 667)

Es ist bereits eine Gleichrichteranordnung bekanntgeworden, bei der die Halbleiter-Gleichrichterzelle bzw. -diode auf eine Kupferbasis aufgelötet ist, die gleichzeitig als elektrischer Anschluß dient, und bei der die Gleichrichterzelle sich in einem hermetisch geschlossenen Gehäuse befindet, das mit der Basis in der Umgebung der Gleichrichterzelle verbunden ist. Ein biegsamer Leiter, der an der anderen Seite der Gleichrichterzelle angebracht ist, stellt eine elektrische Verbindung her, ohne wesentliche mechanische Kräfte auf das zerbrechliche Halbleitermaterial zu übertragen. Die Basis bzw. der untere Anschluß wird entweder durch Wasser gekühlt, das in geeigneten Kanälen zirkuliert, oder durch Luft, welche Kühlrippen oder andere wärmeübertragende Oberflächen bestreicht.

Diese Konstruktion ist an sich sehr befriedigend und stellt einen Leistungsgleichrichter mit hoher Strombelastbarkeit und sehr guten Betriebseigenschaften dar. Die maximale Strombelastbarkeit einer einzelnen Gleichrichtereinheit ist jedoch nicht nur durch die Wirksamkeit der Kühlung bestimmt, sondern auch durch den Flächeninhalt des gleichrichtenden Überganges, der sich in dem aus einem Einkristall ausgeschnittenen Halbleiterkörper befindet. Es gibt nun eine praktische Grenze für die Größe von Einkristallen aus Germanium oder Silizium, die

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mit Erfolg gezogen werden können. Außerdem ist es auch praktisch nicht erwünscht, die Kristalle zu groß herzustellen, weil Kristalle kleinerer Formen homogener und mit besseren Durchschlagseigenschaften hergestellt werden können; sie sind auch in dem weiteren Verfahren leichter zu behandeln. Die Größe der Halbleiterkristalle setzt demnach der maximalen Strombelastung, die bei einer einzelnen Gleichrichtereinheit möglich ist, eine praktische Grenze.

Wenn von einem Leistungsgleichrichter die Fähigkeit zur Übernahme der Führung einer großen Durchgangsleistung gefordert wird, die im vorausgehenden Absatz geschilderten Erkenntnisse aber in Betracht gezogen werden, so empfiehlt sich bei solchen Gleichrichtern unter diesem Gesichtspunkt eine Anzahl einzelner Halbleiterflächengleichrichtereinheiten parallel zu schalten, um eine Tragfähigkeit der Leistungsgleichrichteranordnung für einen solchen hohen Gesamtstrom schaffen zu können. Bei einer solchen Stromversorgungsanlage mit einer relativ großen Anzahl einzelner Halbleiternachengleichrichterelemente ergibt sich aber dann die Schaffung einer relativ großen Anzahl von einzelnen elektrischen Verbindungen als notwendig, um die Halbleiterflächengleichrichterelemente entsprechend elektrisch zusammenzuschalten, und es wird eine relativ große Anzahl von einzelnen Kühleinrichtungen, nämlich für jedes der Halbleiterflächengleichrichterelemente, erforderlich, also bei wassergekühlten Einheiten eine große Anzahl von Wasserzu- und -ableitungen. Diese große Anzahl von erforderlichen elektrischen Anschlüssen und von Kühlmittelanschlüssen verursacht aber erhebliche erhöhte Erstellungskosten. Sie kompliziert die Anlage und bedingt auch eine erhebliche Wartung der Anlage zur rechtzeitigen Entdeckung bzw. Feststellung von Undichtigkeiten und für deren schnelle und wirksame Beseitigung, damit die Betriebstüchtigkeit der Anlage erhalten bleibt bzw. schnell wiederhergestellt wird.

Bei der Parallelschaltung von Halbleiterelementen in dem gleichen elektrischen Ventil einer Stromrichteranlage spielt auch eine anteilig möglichst gleichmäßige Stromführung der verschiedenen Halbleiterelemente eine Rolle, welche an der Bildung dieses elektrischen Ventils beteiligt sind; denn übernehmen einzelne Halbleiterelemente einen anteilig größeren Strom, sei es in der Sperr- oder/und in der Flußrichtung, so bedeutet bei der gleichen anliegenden Spannung die von dem einzelnen Halbleiterelement zu übernehmende Stromwärmeleistung bei dem negativen Temperaturkoeffizienten des Halbleiterwerkstoffes eine Herabsetzung des effektiven elektrischen Widerstandes und damit eine Steigerung seiner anteiligen Stromübernahme am gesamten über das Ventil fließenden Strom. Hierbei spielen aber auch zusätzlich die Wärmewiderstandsstrecken, über welche die Verlustwärme von dem einzelnen der elektrisch parallelgeschalteten Halbleiterflächengleichrichterelemente abzuführen ist, und zwar hinsichtlich ihrer Gleichmäßigkeit, hinsichtlich der Größe der Längenausdehnung sowie des Querschnitts für die in der Ventilanordnung für die Führung des Stromes desselben zusammenwirkenden Halbleiterelemente eine beachtliche Rolle.

Zur Lösung dieser vorstehend aufgezeichneten Aufgabe auf Grund der dargelegten Erkenntnisse bei einer Leistungsgleichrichteranordnung mit mehreren elektrisch parallelgeschalteten Halbleiterelementen ist erfindungsgemäß der eine gemeinsame Anschlußpol der Halbleiterelemente durch eine sie tragende Grundplatte gebildet, welche einerseits integrierender Bestandteil einer Kühlanordnung ist, und welche andererseits anteilig an der gasdichten Kapselung der Halbleiterelemente unmittelbar zusammen mit einer diesen gemeinsamen elektrisch isolierenden Durchführung und einem von dieser Durchführung getragenen elektrischen Anschlußkörper beteiligt ist, mit

ίο welchem jedes der Halbleiterelemente als deren anderer gemeinsamer Anschlußpol über je einen biegsamen elektrischen Anschlußleiter verbunden ist, und sind die Halbleiterelemente auf der Grundplatte so angeordnet, daß für jedes Halbleiterelement ein unmittelbarer, gleichartiger Wärmeabführungsweg besteht.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels wird nunmehr auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen, von denen F i g. 3 eine Grundrißansicht gemäß der Schnittlinie III-III der F i g. 2 und F i g. 2 eine Aufrißansicht gemäß der Schnittlinie H-II der Fig. 3 ist.

F i g. 1 zeigt zunächst eine Halbleiter-Gleichrichterzelle, die im Rahmen der Erfindung verwendet

as werden kann. In dieser Darstellung ist die Dicke der verschiedenen Schichten der Zelle der Deutlichkeit halber erheblich übertrieben. Die Gleichrichterzelle 1 umfaßt einen Halbleiterkörper 2, der aus Germanium, Silizium oder einem anderen geeigneten Material bestehen kann und der vorteilhaft die Form einer dünnen Platte hat, so daß die für einen hohen Nennstrom erforderliche Flächenausdehnung und ein niedriger Widerstand in Flußrichtung gegeben sind. Der Halbleiterkörper 2 besteht vorzugsweise aus n-Ieitendem Material und ist aus einem Einkristall geschnitten. Er ist auf eine metallene Grundplatte 3 montiert und mit ihr sperrschichtfrei durch eine dünne Lotschicht 4 verbunden, welche aus reinem Zinn bestehen kann, wenn das Halbleitermaterial Germanium ist. Falls der Halbleiterkörper aus Silizium besteht, kann für die Schicht 4 ein geeignetes Lot mit höherem Schmelzpunkt verwendet werden, wie z. B. eine Silberlegierung.

Auf die andere Seite des Halbleiterkörpers 2 ist eine Schicht von Akzeptormaterial 5 aufgebracht worden. Es kann jedes geeignete Akzeptormaterial verwendet werden; bei Germanium als Halbleiter wird Indium, bei Silizium als Halbleiter wird Aluminium bevorzugt. Das Akzeptormaterial 5 legiert sich bei Erhitzung auf eine geeignete Temperatur während der Fertigung mit dem benachbarten Halbleitermaterial und diffundiert in dieses hinein. Dabei wandelt es eine Zone des Halbleitermaterials bis zu einer geeigneten Tiefe in den p-Leitungstyp um, wodurch ein gleichrichtender Übergang im Halbleiterkörper gebildet wird. Auf das Akzeptormaterial 5 ist noch eine Platte 6 aufgebracht, die mit der Zelle durch das Akzeptormaterial 5 verbunden ist.
Die Platten 3 und 6 dienen zur mechanischen Ver-Stärkung des Halbleiterkörpers und bilden gleichzeitig die elektrischen Anschlüsse des Gleichrichters. Diese Platten werden vorzugsweise aus Molybdän oder Wolfram hergestellt, weil diese Materialien gute thermische Leitfähigkeit haben, also eine wirksame Wärmeabführung aus dem Halbleitermaterial erlauben. Molybdän und Wolfram haben außerdem thermische Ausdehnungskoeffizienten, die denen von Germanium und Silizium sehr nahe liegen, so daß

auf den Halbleiterkörper keine wesentlichen mechanischen Beanspruchungen durch unterschiedliche Ausdehnung der benachbart liegenden bzw. aneinandergrenzenden Körper ausgeübt werden, wenn die Zelle während der Herstellung oder im Betrieb erwärmt wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach den F i g. 2 und 3 sind drei Gleichrichterzellen 1 auf einer Kupferbasis bzw. einem Anschlußglied 7 mon-

20 aufgelötet werden. Die Platte 20 ist ihrerseits mit der oberen Muffe 15 des Mantelteils des Gehäuses bei 22 dadurch luftdicht verbunden, daß ein geeigneter Flansch der Platte 20 mit der Muffe 15 hart 5 verlötet oder verschweißt ist. Nach dem Zusammenbau wird der Raum innerhalb des Gehäuses, welches die Halbleiterelemente 1 einschließt, vollständig evakuiert. Er kann dann mit einem geeigneten Gas gefüllt werden, wie z. B. trockener Luft oder trocke-

tiert. Diese Zellen 1 sind mit gleichen Abständen io nem Helium oder Argon. Auf die Außenseite der voneinander auf der Basis 7 angeordnet, indem sie Platte 20 ist ein schwerer, biegsamer Leiter 23 hart an den Ecken eines regelmäßigen Vielecks in Form oder weich aufgelötet. Dieser Leiter 23 kann an eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind. Diese seinem anderen Ende, wie dargestellt, mit einer AnZellen können mit der Basis 7 dadurch verbunden Schlußvorrichtung 24 geeigneter Art, also z. B. einem werden, daß die Grundplatte 3 jeder Zelle 1 im- 15 Kabelschuh, versehen sein.

mittelbar auf die Basis 7 aufgelötet wird, so daß sich Wie die Darstellung nach den Fig. 2 und 3 zeigt,

eine Verbindung mit guter thermischer und elektri- sind also eine Mehrzahl, in diesem Falle drei Gleichscher Leitfähigkeit ergibt. Die Basis 7 ist ein ver- richterzellen auf einer gemeinsamen Basis 7 bzw. Anhältnismäßig massives Kupferglied. Sie ist mit schlußplatte montiert und in einem gemeinsamen Mitteln zur Abführung der an den Gleichrichter- 20 gasdichten Gehäuse eingeschlossen, wobei sie elekzellen 1 anfallenden Verlustwärme versehen, die von trisch parallel geschaltet sind. Durch die gleichartige jeder Gleichrichterzelle 1 zur Basis 7 fließt. In dem Zuordnung aller Gleichrichterzellen bzw. Halbleitererläuternden Ausführungsbeispiel ist die Basis 7 elemente zu der Kühleinrichtung an der gemeinwassergekühlt. Sie hat ein verhältnismäßig massives samen Basis ist auch eine gleichmäßige Abfuhr der Zentralteil 8 und ein äußeres zylindrisches Teil 9, 25 an den verschiedenen Zellen anfallenden Verlustdie zur Bildung einer wasserdichten Verbindung mit- wärme gewährleistet und darüber hinaus durch diese einander hart verlötet sind. Das Zentralteil 8 weist Sicherung der gleichmäßigen Wärmeabfuhr das für auf seiner Mantelfläche eine schraubengangförmig die Gleichrichterelemente bei der Erhaltung ihrer verlaufende Rippe 10 auf, so daß zwischen deren Halbleiterkörper auf der gleichen Temperatur auch Windungen ein schraubenförmiger Wasserkanal ge- 30 eine anteilig gleichmäßige Führung des über die bildet wird. Durch das äußere Teil 9 erstrecken sich Gleichrichteranordnung fließenden Gesamtstromes Zu- und Abflußröhren 11 und 12 zu dem Wasser- gesichert. Diese ist weiterhin dadurch gesichert, daß kanal. Im Boden der Basis 7 können zur Montierung gleichartige einzelne Verbindungsleiter von der der Einrichtung auf einer Stromschiene oder einem gegenüberliegenden Fläche jede der Gleichrichteranderen Träger Gewindebohrungen 13 vorgesehen 35 zellen zu der gemeinsamen Anschlußplatte 20 fühsein. Die Einrichtung kann auch luftgekühlt sein. ren, an welcher diesen ein gemeinsamer Anschluß-Statt eines Wasserdurchlaufs sind dann Kühlrippen leiter derart zugeordnet ist, daß gleichartige Stromoder andere Wärmeabgabeflächen vorgesehen. führungswege zwischen diesem gemeinsamen An-Die Gleichrichterzellen 1 befinden sich in einem Schlußleiter und den Anschlußleitern der einzelnen dicht abgeschlossenen Gehäuse, welches von einem 40 Gleichrichterzellen vorhanden sind. Dabei ist der Glasrohr 14 gebildet ist, von dessen Stirnseiten gemeinsame Anschlußleiter für sich mechanisch an Muffen 15 und 16 ausgehen. Diese Muffen 15 und dem gemeinsamen Gehäuse abgefangen, und in glei-16 bestehen aus einem Metall, z. B. aus einer Eisen- eher Weise sind es auch die biegsamen Anschluß-Nickel-Kobalt-Legierung, die mit Glas bei einer Ver- leiter, welche von den Gleichrichterzellen zu der Schmelzung eine dauerhafte luftdichte Verbindung 45 gemeinsamen Anschlußplatte führen, so daß in dem eingeht. Mit der Basis 7 ist nahe ihrem oberen Rand System zwischen den der Grundplatte gegenüberein Ringkörper 17 durch Hartlötung oder auf andere liegenden Oberflächen der Gleichrichterzellen und Weise luftdicht verbunden, der einen einseitig auf der Anschlußplatte eine Nachgiebigkeit gesichert ist, seine Achse bezogenen L-förmigen Querschnitt auf- die nicht zu einer nachteiligen Beanspruchung einerweist. Er bildet mit dem einen Schenkel dieser 50 seits der Halbleiterelemente und andererseits des Ge-L-Form einen radial ausladenden Flansch. Die untere häuses führen kann.

In F i g. 4 ist eine Schaltung in Form einer dreiphasigen Saugdrosselschaltung mit der Sammelbezeichnung 46 wiedergegeben, in welcher solche HaIb-55 leiterbauelemente gemäß den F i g. 2 und 3 in den einzelnen der Phasenleitungen 47 eingesetzt sind. Die Saugdrosselschaltung wird vom Netz über eine in Dreieck geschaltete Primärwicklung 45 gespeist. Sekundärseitig ist jeweils eine Sternschaltung betragen können. Sie können in der Weise an den 60 nutzt, wobei die Sternpunkte der beiden dreiphasi-Gleichrichterzellen angebracht werden, daß Kupfer- gen Wicklungssysteme über die Saugdrossel 49 verbänder 19 auf die Leiter 18 und auf die oberen Plat- bunden sind. Die einzelnen Phasenwicklungen der ten 6 der Gleichrichterzellen 1 aufgelötet werden. Sternschaltungen sind jeweils mit 47 bezeichnet. In Eine kupferne Abschlußplatte 20 bildet den oberen jeder von einer der Phasenwicklungen ausgehenden Abschluß des Gehäuses. Die oberen Enden der bieg- 65 Leitung ist je ein solches Halbleiterbauelement mit samen Leiter 18 sind mit der Platte 20 in geeigneter drei parallelgeschalteten Halbleiterelementen einge-Weise verbunden, z.B. so, daß Bänder 21 am oberen setzt. Diese Einheiten tragen in Fig. 4 jeweils die Ende der Leiter 18 auf die untere Fläche der Platte Bezeichnung 50. An die Mitte der Saugdrosselspule

Muffe 16 hat ebenfalls einen radial ausladenden Flansch an ihrem unteren Rand, über welchen sie mit dem Flanschteil von 17 ebenfalls luftdicht hart verlötet oder verschweißt ist.

An ihrer oberen Fläche ist jede der Gleichrichterzellen 1 über einen biegsamen Leiter 18 angeschlossen. Diese biegsamen Leiter 18 sind als schwere, vieladrige Kupferkabel dargestellt, die große Ströme

ist die Minusleitung 48 angeschlossen. Die Halbleiterventilanordnungen 50 sind an eine gemeinsame positive Sammelschiene 51 angeschlossen, wobei als gemeinsamer Anschluß an die Sammelschiene 51 von dem einzelnen Halbleiterelement z.B. jeweils der Grundplattenkörper 7 benutzt sein kann.

Es ist bei einer Kühleinrichtung für Trockengleichrichter, welche während des Betriebes der Gleichrichter oder während deren elektrischer Stromführung bei der Herstellung benutzt werden soll und z. B. mit Wasser als Kühlflüssigkeit arbeitet, bekannt, in einem ein- oder mehrteiligen metallischen Körper mäanderförmige Kühlmittelkanäle korrosionsfest zu gestalten mittels eines Edelmetalls, aus einem Lack, mittels einer schlauchartig elektrisch isolierenden Auskleidung, die in Form eines einheitlichen Schlauches auch unmittelbar durch mehrere oder alle Kühlkörper des Kühlmittelweges hindurchgeführt sein kann, und dabei an zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen dieses Körpers je ein plattenförmiges Selengleichrichterelement anzubringen, welches an seiner gegenüberliegenden Oberfläche mit einer Anschlußleitung versehen ist, wobei jedoch auch eine zusätzliche elektrische Anschlußleitung an dem metallischen, den Kühlmittelkanal enthaltenden Körper vorgesehen sein konnte. Die frei liegenden Halbleiterplatten sind also an gegenüberliegenden Flächen des Kühlkörpers getragen.

Es ist auch bekannt, mehrere steuerbare oder nicht steuerbare kleine Gleichrichtereinheiten nebeneinander in einer Reihe auf einer gemeinsamen Grundplatte anzuordnen, die gleichzeitig als Trägerelektrode dient, jede Gegenelektrode der einzelnen Gleichrichtereinheit entweder jede für sich mit je einer Zuleitung zu versehen oder diese Gegenelektroden durch eine allen Gleichrichtereinheiten gemeinsame Deckplatte zu bilden.

Gedankengänge für eine anteilig gleichmäßige Abfuhr der Verlustwärme von in einer Ventilanordnung parallel arbeitenden Gleichrichterelementen und eine entsprechende, diesen Bedingungen genügende Aufbauform über einen einheitlichen gemeinsamen Wärmeweg als Eingangskörper ohne mechanisch starre örtliche Bindung der gegenüberliegenden Elektrodenanschlüsse der Halbleiterelemente bot die Entgegenhaltung dem Fachmann nicht.

Es ist weiterhin bekannt, ein Halbleiterelement mit seinem Halbleiterkörper auf einem zentralen Rand einer Trägerplatte anzuordnen, die dann über eine elastische, isolierende Platte und einen Druckkörper, der sich gegen den die elektrischen Durchführungen enthaltenden Deckel des Gehäuses abstützte, auf der Bodenplatte des anderen becherförmigen Gehäuseteiles festzuspannen.

Nach einer anderen Lösung ist das Halbleiterelement an einem aus der Mantelfläche eines zylindrischen Blechkörpers mit Teilen seines Umfanges bis auf einen Restteil seines Umfanges herausgeschnittenen und in den Hohlraum der Zylinderform herausgebogenen Halter oder unmittelbar von der inneren Mantelfläche der Zylinderform allein oder zusammen mit anderen Halbleiterelementen getragen. Der Zylinderkörper weist dabei in axialer Richtung einen Schlitz auf und wird unter Ausnutzung seiner ihn aufweitenden Federungseigenschaft in ein becherförmiges Gehäuse bzw. innerhalb einer Auskleidung desselben eingepreßt, so daß er sich als federnder Körper gegen die innere Mantelfläche des becherförmigen Gehäuseteiles oder die innere Mantelfläche der Auskleidung desselben anlegt bzw. anpreßt.

Es ist für Trockengleichrichter bekannt, plattenförmige Gleichrichterelemente in die Fächer eines aus kupfernen Blechplatten bestehenden Gestells einzusetzen und in diesen derart zu tragen, daß in jedem Fall je zwei Gleichrichterplatten einander gegenüberliegen.

Bei Selengleichrichterplatten ist es bekannt, eine

ίο großflächige Tragplatte auf der einen Seite mit einer Selenschicht und auf dieser Selenschicht mit mehreren räumlich voneinander getrennten Gegenelektroden zu versehen, die Tragplatte dann auf mehreren durchgehenden U-förmigen Schienen oder Balken anzuordnen, die in ein Gerüst eingesetzt sind, und die Gegenelektroden an der Selenschicht jeder Tragplatte über je eine Verbindungsleitung an einen gemeinsamen Anschlußdraht anzuschließen.

Bei einer anderen Trockengleichrichtereinrichtung ist in einem zylinderförmigen Gehäuse mit einem auf dessen halber axialer Länge senkrecht zur Achse verlaufenden Querstück mit zentraler Aussparung auf einem durch diese Aussparung geschobenen und sich beiderseits des Steges erstreckenden Hülsenkörper mit einer entsprechenden zentralen Aussparung versehene Gleichrichterplatten aufgereiht zusammen mit je einem den Endkörper bildenden pilzförmigen Anschlußkontaktkörper mit zentraler becherförmiger Aussparung und in Form je eines Stapels beiderseits des genannten Mittelsteges gegen diesen durch ringförmige Druckplatten festgespannt. Diese Druckplatten sind mit ihrem inneren Rand auf den Schaft der Pilzform der entsprechenden Anschlußkontakte aufgeschoben, mit ihrem äußeren Rand in das ringförmige Gehäuse bis zu einem Absatz eingeführt und dann durch Umbördelung des dünner gestalteten stirnseitigen, über die Stirnseiten der Druckplatten zunächst ausladenden Randes um die Stirnfläche der letzten Druckplatten herum festgespannt. Eine Platte im Stapel kann somit ihre Wärme nur über benachbarte Platten abgeben.

Bei einer anderen bekannten Trockengleichrichteranordnung wird eine scheibenförmige Zelle an ihrem gegenüberliegenden Oberflächen zwischen zwei mit Längskanälen versehenen metallischen Körpern eingesetzt und an ihrer Mantelfläche von Isoliermaterial umschlossen, welches gleichzeitig den Zwischenraum zwischen den einander gegenüberliegenden Endflächen der Kühlkörper ausfüllt und einen gegenseitigen Eingriff mit an diesen Flächen vorgesehenen Verankerungsteilen eingeht, wobei auch zwischen diesen Isoliermaterialeinsätzen bzw. dieser Füllung und dem einzelnen Kühlkörper mit diesem elektrisch verbundene biegsame Anschlußbänder heraustreten. Solche Einheiten können dann auf gemeinsame Stäbe derart aufgereiht werden unter Einschaltung entsprechender elektrisch isolierender und gegebenenfalls gleichzeitig als Flüssigkeitsdichtungen wirkender Zwischenlagen, daß die Kühlkanäle der aufeinanderfolgenden Einheiten sich zu gemeinsamen durchgehenden Kanälen in der Aneinanderreihung der Einheiten ergänzen.

Es ist für Germaniumgleichrichterbauelemente bekannt, einen Grundplattenteil mit seiner Stirnfläche zur Befestigung des Halbleiterelementes zu benutzen und von diesem eine elektrische Anschlußstange durch eine elektrisch isolierende Durchführung eines becherförmigen Gehäuseteiles herauszuführen, der

über einen Flanschteil an seinem freien Rand mit einem Flanschteil des Grundplattenteiles durch KaItpreßverschweißung der aneinanderliegenden, aus Kupfer bestehenden Teile verbunden wird. Der Grundplattenteil hat dabei einen axial ausladenden Befestigungsbolzen von an einer anteiligen Länge benachbart dem Grundplattenteil prismatischem Querschnitt und einen anschließenden Schraubengewindeteil für die Befestigung des Halbleiterelementes in einem mit Kühlfahnen versehenen Kühlkörper.

Bei einem Halbleiterbauelementeaufbau ist ein Grundplattenteil mit von der einen Oberfläche ausladendem Gewindebolzen und einem zentralen Sokkelteil für die Befestigung des Halbleiterelementes bekannt, wobei der zentrale Sockelteil durch eine kreisringförmige Eindrehung gewonnen wird, in welcher dann mit dem an seinem freien Rand vorgesehenen Flanschteil ein becherförmiger Gehäuseteil befestigt wird, der in seinem Boden eine elektrisch isolierende Durchführung enthält, durch welche die elektrische Zuleitung zu der anderen Oberfläche des Halbleitergleichrichterelementes gasdicht herausgeführt ist. Es ist bekannt, solche Halbleiterbauelemente in Aussparungen eines Chassis oder in einem an dem Chassis befestigten winkelförmigen Träger durch Schraubverbindung einzusetzen oder auch eine Mehrzahl solcher Halbleiterbauelemente gemeinsam zur Bildung einer einphasigen elektrischen Gleichrichterbrückenschaltungseinheit auf und in einem Blechkörper anzuordnen, der zu einer U-Form gebogen ist, und dabei die biegsamen Anschlußleiter der Halbleiterbauelemente durch eine zentrale, von dem Sitz der vier Halbleiterbauelemente mit Abstand umschlossenen Aussparung hindurchzuführen.

Es sind auch Selenflachgleichrichter bekannt, bei denen Stapel aus Selengleichrichtertabletten in Fächern eines Isolierrahmens als Einzelelemente oder als Stapel sowie dann Leitungsbrücken einzulegen, welche teils diese Fächerinhalte elektrisch untereinander verbanden und teils außen Anschlüsse bilden, und dann unter Zwischenfügung entsprechender dünner isolierender Folien ein solches Gleichrichtersystem mittels eines U-förmigen Gehäuseteils und eines plattenförmigen Gehäuseteils einzukapseln, wobei zwischen beiden Gehäuseteilen durch Kanäle des Isolierrahmens hindurch eine Nietung und außerdem zwischen beiden Gehäuseteilen eine Verbördelung benutzt wird, indem die freien Enden der Schenkel des U-förmigen Gehäuseteils um die Ränder des plattenförmigen Gehäuseteils von außen nach innen umgelegt und damit alle an der Bildung der Fächer des Gehäuses beteiligten Einzelteile zu einer mechanischen Einheit zusammengespannt werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Leistungsgleichrichteranordnung mit mehreren elektrisch parallelgeschalteten Halbleiterelementen, dadurch gekennzeichnet, daß der eine gemeinsame Anschlußpol der Halbleiterelemente durch eine sie tragende Grundplatte gebildet wird, welche einerseits integrierender Bestandteil einer Kühlanordnung ist, und welche andererseits anteilig an der gasdichten Kapselung der Halbleiterelemente unmittelbar zusammen mit einer diesen gemeinsamen elektrisch isolierten Durchführung und einem von dieser Durchführung getragenen elektrischen Anschlußkörper beteiligt ist, mit welchem jedes der Halbleiterelemente als deren anderer gemeinsamer Anschlußpol über je einen biegsamen elektrischen Anschlußleiter verbunden ist, und daß die Halbleiterelemente auf der Grundplatte so angeordnet sind, daß für jedes Halbleiterelement ein unmittelbarer, gleichartiger Wärmeabführungsweg besteht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte aus Kupfer besteht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlanordnung Kanäle für einen künstlichen KüHmittelstrorn enthält.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlanordnung aus einem äußeren hohlzylindrischen Teil und einem in dieses einsetzbaren inneren Teil besteht, die zusammen einen schraubenförmigen Kühlkanal im Inneren der Kühlanordnung bilden.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlanordnung an ihrer äußeren Oberfläche Kühlrippen zur Luftkühlung aufweist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierte Durchführung als Metall-Glas-Metall-Verschmelzung ausgebildet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der biegsame elektrische Anschlußleiter an seinen Enden von besonderen Fassungskörpern für den Zusammenhalt seiner Adern umschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentanmeldung S 29953 VHIc/21g (bekanntgemacht am 4.2.1954);

deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 672 315;

USA.-Patentschrift Nr. 2588 806;

schweizerische Patentschriften Nr. 163 675,
673;

belgische Patentschriften Nr. 533 745, 534 817;

»Electronics«, Bd. 28 (1955), April, S. 146 bis 149;

»Electrical Times«, Bd. 127 (1955), H. 3311,
S. 654;

»Westinghouse Engineer« (1954), September,
S. 183 bis 186;

»Funk und Ton« (1952), H. 7, S. 337 bis 349.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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