DE1564613A1

DE1564613A1 - Diodenanordnung und -halterung,vorzugsweise in Halbleitergleichrichtern,insbesondere fuer Lichtbogenschweissanlagen

Info

Publication number: DE1564613A1
Application number: DE19661564613
Authority: DE
Inventors: David Sciaky
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-06-23
Filing date: 1966-05-26
Publication date: 1970-10-01
Also published as: FR1478264A; BE680687A; US3412294A; NL6606381A; GB1120597A; NL136731C; NL6608381A; NL157147C; FR1462092A; GB1083534A; DE1564613B2; US3504299A; DE1300181B; CH458543A; BE679531A

Description

David SCIAKY, CHICAGO (Illinois), USA

Diodenanordnung und -halterung, vorzugsweise in Halbleitergleichrichtern insbesondere für Lichtbogenschweißanlagen·

Bei Halbleiterdioden, wie sie insbesondere in Gleichrichteranlagen für Stromstärken in der Größenordnung von hunderten und tausenden Amperes auftreten, sind die Stromverluste, die auf den Spannungsabfall an den Halbleiterpolen und in den Verbindungen mit dem Nutzstromkreis zurückzuführen sind, sehr beträchtlich. Dem entspricht eine entsprechende Aufheizung der Halbleiter und ihrer elektrischen Verbindungen, wobei diese Aufheizung Ausmaße annimmt, welche die Kapazität der Diodenanordnung begrenzen. Beispielsweise hat eine Siliziumdiode mit einem Durchmesser von 16 mm eine nominelle Dauerleitungskapazität von 275 Amplres, vorausgesetzt, daß die Temperatur

₀7bleibt. der Diode unterhalb eines oberen Grenzwertes von 190 Cf. Bin Stromfluß, der diese obere Grenze auf die Dauer überschreitet, führt zu einer Zerstörung der Diode und nachgiebiger Leitungsanschlüsse. Tritt eine Erhöhung der Stromstärke ein, so führt das zum Schmelzen der angrenzenden, üblicherweise aus Molybdän bestehenden, scheiben- oder plattchenförmigen Stromleiter, die beidseitig an dem Halbleiterplättchen anliegen und die die Aufgabe haben, als Schutzmittel gegen Auftreten von Wärmerissen wirksam zu sein.

Da sich dabei die Energieverluste in sehr kleinen Volumina vollziehen, kommt es zu relativ erheblichen Temperatursteigerungen. Bei den vorher erwähnten Halbleiterplättchen aus Silizium steigern sich die Energieverluste auf 550 Watt, bezogen auf typische Betriebsbedingungen von etwa 2.000 Amperes maximal und einen Spannungsabfall von zwei Volt» Bezogen auf die Masse

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der Diode, kommt es zu einem rasanten Temperaturanstieg, der zu Schädigungen der Diode führt, wenn nicht Maßnahmen ergriffen werden, um die Betriebstemperatur unter Berücksichtigung der Stromstärke auf einem Wert zu halten, bei dem die Diode im Dauerbetrieb brauchbar bleibt.

Unter den Faktoren, die ursächlich für die Notwendigkeit der Stromstärkenbegrenzung sind, hat die Verbindungsgüte zwischen Diode und an sie angrenzenden Stromleitern eine besonders hohe Bedeutung. Liegt beispielsweise der Stromleiter nur im Zentralbereich eines Halbleiterplättchens mit einem Durchmesser von 25 mm an, so führt die Stromverteilung, über die Oberfläche des Halbleiterplättchens betrachtet, zu einer völlig außergewöhnlich hohen Stromdichte in dem erwähnten Zentralbereich und dazu, daß sich diese völlig unregelmäßig zwischen diesen Zentralbereich und dein Plattchenrand verteilt. Infolge der Tatsache, daß die Zerstörung der Diode in Abhängigkeit von den in der genannten Verbindung auftretenden Temperaturen beginnt, ist ohne weiteres einzusehen, daß infolge des Auftretens der mit dßr Erhöhung der Stromdichte conformen Temperaturen die Stelle höchster Beanspruchung der erwähnte Zentralbereich ist. Selbst wenn also andere Bereiche der Diode zum Stromdurchgang ohne Überhitzung führen, begrenzt der im Zentralbereich der Diode auftretende Strom die Kapazität der Diode. Das Gleiche gilt selbstverständlich auch für den EaIl, daß die Stelle höchster Stromdichte an einer anderen Stelle einer Diodenbegrenzungsfläche auftritt.

Da bei Gleichstromanlagen, wie sie in Verbindung insbesondere mit der Lichtbogenschweißung erforderlich werden, zu Stromstärken in der Größenordnung von zehntausenden AmpÄres führen, wird es erforderlich, mit einer großen Zahl von Gleichrichterdioden zu arbeiten. Damit entsteht ein neues Problem, nämlich dasjenige einer ausserordentlich großen Sperrigkeit der in Be-

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tracht kommenden Anlagen, der gleichmäßigen Verteilung des Stromes auf die Moden und einer wirksamen Kühlung derselben. In den Fällen, in denen die Größenordnung der in Betracht kommenden Ströme den Wert von hunderttausend oder hunderttausenden von Amperes erreicht, steigern sich die Schwierigkeiten praktisch bis zur Unmöglichkeit der Verwirklichung der gestellten Anforderungen und die Kosten der Anlagen nehmen Werte an, die nicht mehr realisierbar erscheinen.

Insbesondere schließen die erwähnten Schwierigkeiten es aus, Siliciumdioden bei den in Betracht kommenden, hohen Temperaturen zu benutzen, ohne daß die Betriebsicherheit auf ein nicht erträgliches Maß absinkt, selbst wenn man durch Steigerung der Zahl der Dioden versucht, der auftretenden Aufgaben Herr zu werden.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, aus diesen Schwierigkeiten herauszukommen und eine Diodenanordnung und -halterung vorzuschlagen, die es ermöglicht, selbst dann noch betriebssicher und wirtschaftlich zu -arbeiten, wenn die erwähnten Anforderungen verwirklicht werden müssen.

Die Lösung der so dargestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Diodenanordnung und -halterung gefunden, die sich durch Einrichtungen kennzeichnet, welche die Diode und die an sie angrenzenden Stromleiter einem Pressdruck aussetzen, wobei , selbstverständlich die erforderlichen Anschlüsse an den äußeren Stromkreis vorhanden Bind.

Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Diode aus einem zu einem Druckpaket zusammengehaltenen Halbleiterplättchen, aus einander gegenüber angeordneten, an jeweils einer Begrenzungsfläche des Halbleiterplattchens anliegenden, scheibenförmigen

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Stromleitern und aus an dessen freien Oberflächen angrenzenden, netz-, gitter- oder rostförraigen, metallischen Leitern aufzubauen, so daß es möglich wird, eine Vielzahl derartiger Dioden - Druckpakete zu einem Gleichrichter beliebigen Ausmaßes zusammenzustellen. Die erforderliche Druckspannung kann dabei in der verschiedensten Art und Weise erzeugt werden. Besonders einfach ist die Anordnung von Vorspannmitteln, die bei gegebenem Abstand der ein Druckpaket abschließenden Stromleiter auf das Paket den vorbestimmten Pressdruck ausüben, der jeweils zu dem gewünschten Erfolg führt. Als derartige Vorspannmittel stehen beispielsweise nach Art von Tellerfedern ausgebildete, elastisch nachgiebige Metallscheiben zur Verfügung da diese in beliebiger Anzahl und mit dem jeweils erforderlichen Formänderungswiderstand zu den erwähnten Paketen vereinigt werden können. Aber das ist nicht wesensbedingt; es können auch andere Mittel, beispielsweise pneumatische oder hydraulische Druckdosen zur Anwendung kommen. Auen beeteht die Möglichiceit, und das soll an Hand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht werden, Blattfedern zu verwirklichen, die ihrerseits die erforderliche Spannung bzw. Vorspannung ausüben.

Vorteilhaft entlastet man die zur Unterdrucksetzung der an die Halbleiterplättchen angrenzenden Stromleiter dienenden Einrichtungen vom StromäurciiÄang selbst. Das kann durch Anordnung von Isolatoren erreicht werden, die den Stromübergang auf die Druckerze ugun^seiriri oh ι uii^en aasschließen, wobei naturgemäß die stromleiter außerhalb der Einrichtungen anzuordnen sind, die unmittelbar der Druckerzeugung dienen.

Es liegt im Wesen der Erfindung, daß in dieser Weise aufgebaute Dioden in beliebigen und in beliebig großen Zusammenstellungen angeordnet und verwirklicht werden können und auf so ausgebildete Anlagen bezieht sich ebenfalls die Erfindung.

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Dabei ist es nicht erforderlich, von sämtlichen, hier genannten Maßnahmen gemeinsam Gebrauch zu machen. Entsprechende Fortschritte entstehen schon dann, wenn die genannten Mittel nur teilweise Verwirklichung finden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung seien an Hand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben«

In der Zeichnung gibt

Fig. 1 einen senkrechten, schematisch gehaltenen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Diodenanordnung wieder.

Fig. 2 entspricht einer Draufsicht auf die Einrichtung nach Fig. 1.

Fig. 3 gibt die in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Anordnung schaubildlich wieder, während

Fig. 4 die einzelnen, in der Senkrechten auseinandergezogenen Teile einer Siliziumdiode schaubildlich wiedergibt β

Fig. 5 gibt eine gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 abgewandelte Ausführungsmöglichkeit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Diode wieder.

Fig. 6 zeigt eine nochmals abgeänderte Möglichkeit einer der Einrichtungen, mittels deren der erforderliche Pressdruck auf eine etwa nach Fig. 4 ausgebildete Diode ausgeübt werden kann.

Fig. 7 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch eine Anordnung, die entsteht, wenn man eine größere Zahl der in Fig. 1 im einzelnen dargestellen Diodeizu einem größeren Gleichrichter zusammenstellt, wobei es naturgemäß auch möglich gewesen wäre, Zusammenstellungen zu zeigen, die dann entstehen, wenn der grundsätzliche Aufbau der Diode nach den Fig. 5 oder 6 erfolgt»

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Pig. 8 entspricht einer Draufsicht auf die Anlage nach Pig, 7.

Pig. 1 zeigt, wie bereits bemerkt, eine einzelne der Dioden, die nach Pig. 7 in einer größeren Vereinigung auftreten, v/obei sich die Dioden zwischen plattenförmigen Stromleitern 1 und 2 so befinden, wie d^^c "^:.,j. Pig. 7 dargestellt ist.

Aus F'ig. 1 ist zu entnehmen, daß sich die Diode 3 zwiscnen scheibenförmigen Stromleitern 4 und 5 befindet, die beispielsweise in .-crm von Plättehen so ausgebildet sind wie das HaIbleiterplättchen 3 selbst, wobei jedoch der Unterschied auftritt, daß als Werkstoff für diese Plättchen 4 und 5 hauptsächlich Molybdän in Betracht kommt, ohne daß andere Werkstoffe ausgeschlossen sind. Vorhanden sind weiter netz-, gitter-, rost- oder siebförmige Metallteile 6 und 7, die beispielsweise als Drahtnetze ausgebildet sein können. 3ie bestehen aus guten Stromleitern, beispielsweise aus Metallen wie Kupfer, Silber odgl. Im Falle des Ausführungsbeispieles bestehen die Metallteile 6 und

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7 aus Netzen aus feinen, platierten Kupfer/, woaei hauptsächlich eine Silberplatierung in Betracht kommt. Me Metallteile 6 und 7 berühren die dem Halbleiterplättchen 3 gegenüber abgekehrten Begrenzungsflächen der stromleitenden Plättchen 4 und 5·

Der am Metallteil 7 anliegende Stromleiter 8, der seinerseits aus Silber, silberplatiertem Kupfer odgl. besteht, besitzt eine geriffelte Oberfläche, wie insbesondere der Pig. 2 zu entnehmen ist. Auf diese Weise tritt ausweislich der Pig. 7 eine gute Kontaktbildung an der Berührungsfläche mit dem plattenförmigen Stromleiter 2 ein.

Pig. 1 läßt weiter erkennen, daß / weitere Stromleiter 9 und 10 vorhanden sind, deren gesamte Berührungsfläche mit dem nach-

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giebigen Stromleiter 11 hart- insbesondere silberrerlötet ist« Dieser nachgiebige Stromleiter 11 besitzt rechteckigen Querschnitt und die bügeiförmige Formgebung, die aus den Fig., 1 und 5 zu entnehmen ist. Der Fig. 7 ist dabei au entnehmen,, daß demgemäß der Stroiafluß, der an dem plattenförmigen Stromleiter 2 beginnt, seinen Weg über die Teile 8_? 7 und 5 sur Diode 3 nimmt. Anschließend fließt der Strom über die Teile 4, 6_S 10, 11 und 9 sii dem plattenförmigen Stromleiter 1, dessen Anordnung aus Fig· £u entnehmen ist.

fig» 1 seigt Keiter_s daß die Diode weitere Elemente in Form der Seile 12 - 15 aufweist= Jon besonderer Bedeutung sind die Teile 12_s die aus tellerförmigen, mit einer Mittelausneumung versehenen, also ringförmigen, federnden Platten bestehen, die ihrerseits mittels der weiteren Elemente 13p 14 und 15 ssntriert sind«, fig_G 7 läßt dabei ©rkennen_f daß"Schraubenbolzen» Schraubenanker odglo 16 vorgesehen sind, um die Federgegenwirkung der Teile 12 su überwinden and die Platten 1_s 2 auf ein bestimmtes AbstandsüäS im Verhältnis suteinaMer einzustellen,, Die Feöergegeiwirkung tier Seil© 12 bsstiiaat dabei für 3iuen v^gBhensn Abstand dis Größe des Pressdruckesj öor in jeder Diode ciuftritto Der Abstand selbst ist bestimiBt durüh den rahmenforaig©!! Iscdx-arlrorner 17j> de;r seiiiei'seits awisehen den Stromlsitereplatten 1 und 2 aageora-2a©ΐ igt* BeiagemäB ist durch die in Achsrichtung der Schraubenbolzen 16 gemessene Höhe des IsolierstoffStückes 17 in Verbindung mit ά&τ Federgegen^irkung der Teile 12 der jeweils zu erzielende Pressdruck auf einen bestimmten "Wert einstellbar« Dieser kann nachträglich abgeändert werden;, wexm man zwischen den Teilen 1-, 2 einerseits j 17 andererseits Beilagen bestimmter Dicke anordnet, wobei hauptsächlich Beilagen aus Isolierstoffen, aber auch mit Isolierstoffen bewehrte Teile in Betracht kommen.» Ringdichtungen 18, 19 geben gemäß Fig. 7 die Möglichkeit, eine Kammer gegen die Atmosphäre abzuschließen^ die durch die rahmenförmige Ausbildung des Isolators 17 in Verbindung mit den Strom-

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leiterplatten 1 und 2 gebildet wird. In der so verwirklichten Kammer sind Dioden angeordnet, die beispielsweise nach den Fig. 1-4 ausgebildet sind, wie dies Fig. 7 veranschaulicht.

Die Fig. 7 und 8 lassen dabei erkennen, daß zur Stromleiterplatte 2 hin eine aus Isolierstoffen bestehende Platte 20 angeordnet sein kann, "welche honlzylindrische Ausnehmungen besitzt, in denen die unterhalb der unteren Begrenzungsfläche der bügeiförmigen Stromleiter 11 liegenden Diodenteile 3-8 und 10 aufnehmbar sind. Diese Ausnehmungen bestimmen somit die Abstände, welche die einzelnen Dioden im Verhältnis zueinander besitzen. Weitere, aus Isolierstoffen bestehende L· egbrücken 21 stellen die zueinander parallele Lage der Dioden sicher und erhalten sie, wobei sie außerdem verhindern, daß es zu Berührungen der nachgiebigen Stromleiter 11 im Verhältnis zueinander kommen kann.

Weiter lassen die Figuren 7 und 8 erkennen, daß Ausnehmungen vorhanden sind, die stopfenartige Verschlüsse 23 aufweisen. Dadurch entsteht die Möglichkeit, in die durch die Teile 1, 2 und 17 gebildeten Kammern gute Wärmeleiter einzufüllen, wobei hauptsächlich nichtleitende Flüssigkeiten in Betracht kommen. Die Kammern können auch von den guten Wärmeleitern durchströmt sein. Die Platten 1, 2 weisen die übliche Ausbildung in Form von Ausnehmungen, Schlitzen, Gewindebohrungen usw. auf, um sie mit den anschließenden, nicht gezeigten Teilen des äußeren Stromkreises stromleitend zu verbinden. Außerdem sind Anschlüsse 31 für ein Kühlmittel vorhanden, das zur Durchströmung der Stromleiterplatten 1, 2 dient und beispielsweise aus Wasser besteht. Diese KühlmittÖlleitungen sind so angeordnet und ausgebildet, daß eine wirksame Ableitung der erzeugten Wanae auftritt, so daß es möglich wird, die Stromstärke auf die maximalen Werte zu steigern, die betriebssicher verarbeitet werden können, ohne daß es zur Überschreitung der Betriebstemperaturen kommt, die den

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Dioden auf Dauer ohne Gefahr des Entstehens von Schäden zugeführt werden können»

Eine noch gedrängtere Anordnung der Dioden ist in Mg. 5 "veranschaulicht. Man erkennt, daß ein zentral angeordnetes Paket 2'4 aus Dioden 3 und Platten 7, 5 bzw. 4-j 6 nach Figo 4 vorgesehen ist. Vorhanden ist weiter ein Paket aus federnden Ringplatten 12 gemäß der aus Fig. 1 ersichtlichen Ausbildung. Das Ringfederpaket ist in einer Buchse 26 aus Isolierstoffen untergebracht und ein scheibenförmiger Isolator 27 verhindert den Stromfluß von der Stromleiterplatte 1 zu dem Federpaket 12. Vorhanden sind weitere Plättchenpakete 28 mit vorzugsweise kleinerem Durchmesser, die durch die isolierenden Platten 29, von der Stromleiterplatte 2 getrennt sind. Der Stromleiter 25 besitzt zwei etwas nachgebende, also elastisch angeordnete, .seitliche Arme, die sich unmittelbar an die Stromleiterplatte 1 anschließen. Das Ringfederpaket 12 drückt somit den Stromleiter gegen das mit Fig. 4 im wesentlichen übereinstimmende Plattchenpaket 24 innerhalb eines Zentralbereiches, über dessen Flächenausdehnung es zu einer wirksamen Kontaktbildung an der Stromleiterplatte 2 kommt. Die seitlichen Ringfederpakete 28 sorgen ihrerseits für einen ausgezeichneten Kontaktschluß an der Stromleiterplatte 1. Die Schraubenbolzen oder -anker 16 liegen in Isolierstoffbüchsen 17, die ihrerseits für einen dichten Abschluß der die Diodenanordnung enthaltenden Kammer sorgen und aufgrund ihrer Abmessungen zur Einstellung eines bestimmten Pressdruckes beitragen.

Fig. 6 gibt eine gegenüber der Ausbildung der Diode nach den Fig. 1 - 5 abweichende Ausführungsform wieder. An die Stelle des bügeiförmigen, elastisch nachgiebigen, elektrischen Stromleiters 11 nach den genannten Figuren tritt nunmehr ein ebenfalls elastisch nachgiebiger, aus zwei Hälften bestehender und an der Verbindungsstelle 33 zusammengeschweißter, metallischer Strom-

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leiter 32, der die Aufgaben der Teile 9, 11, 10, 13, H und 15 nach Fig. 1 übernimmt. An die Stelle des Ringfederpaketes 12 treten jedoch Blattfedern 34· Es besteht aber auch die Möglichkeit, unter Verwendung des Aufbaues 32, 33 nach Fig. 6, die Diode nach Fig. 4 in Verbindung mit dem Ringfederpaket 12 nach Fig. 1 auszubilden. Sämtliche dieser und ähnlicher Zusainmenatelluii_ae>i haben den Vorteil, besonders gedrängt auszufallen, so daω dl- Rauminanspruchnahme auch dann verhältnismäßig klein aasfäll, bj 3nn eine sehr große Zahl derartiger Dioden au Anlegen zusammengestellt sind.

Eesonders dia Anordnungen nach den Fig. 7 und 8 zeigen Ausführungsmöglichiceiten, die zu einem außerordentlich kompacten'derartiger Anlagen führen, wobei das Leistungsvermögen der Anlagen auf jeden gewünschten Wert gebracht werden kann, ohne daß die Unzuträglichkeiten entstehen, die eingangs für den bisherigen Aufbau derartiger Anlagen dargestellt wurden.

Die dick gestrichelten Linien der Fig. 7 zeigen den Stromverlauf und die Tatsache, daß es ohne weiteres möglich ist, die Strombelastung der einzelnen Uiöden auf annähernd gleichen Werten zu halten, wobei Fig. 8 darstellt, daß es insbesondere möglich ist, acht Einzeldioden in einer einzigen Kammer, die praktisch in einem Drucktopf untergebracht ist, zu vereinigen.

Die gemäß der Erfindung erreichbare, außerordentlich große Steigerung des Leistungsvermögens derartiger Anlagen ergibt sich aus folgender Zusammenstellung.

Die Dioden nach Fig. 7 sind als Siliziumdioden mit einem Plättchendurchmesser von 25 mm ausgebildet. Wie bereits bemerkt, können acht derartiger Dioden in einem Drucktopf geeigneter Ausbildung untergebracht werden. Das führt dazu, daß bei einer Stromstärke von 2.000 Amperes, die unbedenklich auf einen Spitzen-

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wert von 5·000 Amperes gesteigert werden kann, eine Temperatur-Belastung der in .den Fig. 7 und 8 gezeigten Einrichtung von höchstens 125⁰C auftritt,» Dabei sind die Abmessungen der Diodenauf nahmekammer relativ gering» Sie betragen 107 pa in der Breite, 107 ims in der Länge und 38 am in der Höhe. Ein derartiger Drucktopf ist betriebssicher bis zu. einer Stromstärkendauerbelastung τοπ 16_e0C0 Aspires* wobei Spitzenwerte Ms zu 40_e000 Ämplres. auftreten können, ohne daß feststellbare Schaden auftreten«, Vereinigt man sechs der Diodenanordnungen nach Pig» 7_S so ist es demgemäß möglich, die auf die Dauer aufnehmbare Stromstärkenbelastung einer derartigen Zusammenstellung auf den Wert von 100*000 Impires au steigern, wobei Spitzenwerte von 25O₆OOO Jmpirss ©ha© Schäden auftreten lcönneno Dabei ist man nicht auf file Verwendung von aus Silizium bestehenden Halbleiterplättchen angewiesene Aber mit Siliziumdioden der bisherigen Anordnung wäre ®s -äußers-t schwierige man -kann ohne Übertreibung sagen₅ msMugll&ij fiiö Ströastärlcenbelastung derartig kleiner Einheiten auf die gsaaaatea Werte zu bringen,, selbst wenn man sieh einer ' sehr großen Anzahl von J)i©ö©n bectiGnt imd bsi ihrer Unterbriagang mit Abständen arbeitet;, die tm Gin i«:''h^is,Oiies g^oäöi? sind als die Ä&s1iäiiöQ_s äi© fiaa Dioden bei 3.:U;e;s srfi«:-u"issgs;:m5 ΐΐ^» wiiÄliehtsa Aufbau gegeben vrerden können₀ Sbenscweriig; v;ä^e es Möglich,, bei derartig größerA Diodenzahlen eine ausreichend gleichaiäSIgs Verteilung des Stromes auf die einseinen Dioden und deren

Bis außerordentlich gedrängte -Anordnung^ zu. der die Erfindung führt» gewährt weitere Vorteile dadurch^ daß es möglich wird, !inmittelbare, bauliche Vereinigungen mit dem Transformator durchzuführen, der den hier in Betracht kommenden Halbleitergleichrishtern vorgeschaltet ist. BaEsit v/ird die Länge der Stromleitungen minimal, so daß' die bei den genannten Strom™ stärken nicht unerheblichen Stromieitungsverluste auf ein Min-

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destmaß reduziert werden. Damit steigert sich der Gesamtwirkungsgrad der Anlage auf Werte, die bisher unerreichbar waren.

Darüberhinaus ist zu den erreichbaren Vorteilen noch folgendes zu bemerken·

Erreicht wird vor allem eine außerordentlich gleichmäßige Stromverteilung über die Begrenzungsflächen der Halbleiterplättchen, so daß deren elektrische Eigenschaften, in vollem Ausmaß ausnutzbar werden.

Ebenso einheitlich ist die Betriebstemperatur, bei der die Diodenarbeiten, da durch Verwendung eines einheitlichen, die Dioden gleichmäßig erreichenden Kühlmittels und durch entsprechende Beeinflussung des Kühlmittelflußes die Verwirklichung eines völlig gleichmäßigen Temperaturzustandes keinerlei Schwierigkeiten bereitet.

Darüberhinaus ist die Kühlung außerordentlich wirksam und sie kann durch Einstellung der Temperatur und je Zeiteinheit zur Verfügung gestellter Kühlmittelmenge praktisch auf jeden gewünschten-Wert gebracht werden.

Infolge der Anwendung des Pressdruckes ist Sorge dafür geleistet, daß die im Kontakt stehenden Berührungsflächen unter einem gleicnbieibenden, gute Stromübergangsverhältnisse gewährleistenden und auf Dauer erhaltenen Kontaktdruck stehen, wobei das sowohl für die Stromüberg^;:.n,_::e an den Begrenzungsflächen der Halbleiterplättchen als auch, für alle weiteren Kontaktstellen gilt, die in der dargestellten Weise einem Kontaktdruck ausgesetzt werden.

Durch die Wahl von Strorcverteilungsplatten mit außerordentlich großen Leitungsquerscnnitten ist dafür gesorgt, daß eine völlig gleichmäßige und gleichbleibende Stromverteilung auf die Dioden

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unabhängig von deren Zahl eintritt. Auch wenn diese Zahl auf - bisher nicht bekannte Werte gebracht wird, bleibt die Rauminanspruchnahme derartiger Anlagen in völlig beherrschbarem Ausmaß, so daß es, wie bereits hervorgehoben, sogar möglich wird, Transformator und Gleichrichter zu einer einzigen, baulichen •Einheit zusammenzuziehen und dadurch die Rauminanspruchnahme der Gesamtanlage auf einen bisher unerreichbaren Kleinstwert zu bringen.

Yon ausschlaggebender Bedeutung ist auch die Tatsache, daß es möglich geworden ist, die Dioden in einem guten Wärmeleiter unterzubringen, der die erforderlichen dielektrischen Eigenschaften besitzt, wobei der weitere Vorteil entsteht, daß die Dioden völlig gegen die Atmosphäre abgeschlossen sind, womit sich eine Reihe bekannter, weiterer Vorteile ergeben.

Die Anordnung ist aber auch so getroffen, daß im Falle von Störungen oder im Falle der Notwendigkeit der Auswechslung und des Ersatzes von Dioden durch andere die wieder herzustellenden oder auszuwechselnden Teile sofort erreichbar sind, wobei die Anlage trotz ihrer Gedrängtheit völlig übersichtlich bleibt, so daß sofort erkennbar ist, wo Störungen oder Ausfälle, die ein Eingreifen bzw. eine Auswechslung erforderlich machen, auftreten.

Es liegt im Wesen der Erfindung, daß sie sich nicht in der Verwirklichung gemäß den zeichnerisch dargestellten und beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten erschöpft. Vielmehr kann der Erfindungsgedanke in mannigfach abgewandelter Ausführungsform verwirklicht werden, ohne daß sein Wesen verlassen wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Diodenanordnung und -halterung, vorzugsweise in HaIbleitergleichrichtern insbesondere für Lichtbogenschweißanlagen, dadurch gekennzeichnet , dal/eine Stromleiter (2, 8, 5, 4» 10, 11, 9, 1; 32, 33; 2, 25» 1) tv_?d Letztere sowie die Diode (3) einem Pressdruck aus :'sende Einrichtungen (16, 12; 24, 28; 33, 34) außer Ans,..xü3sen an den äußeren Stromkreis aufweist»

2. Diode.nanordnung und -halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie ein zu einem Druckpaket zusammengehaltenes Halbleiterplättchen (3), einander gegenüber angeordnete, an jeweils einer Begrenzungsfläche des Halbleiterplättchens anliegende, scheibenförmige Stromleiter (4, 5) und an dessen freie Oberflächen angrenzende netz-, gitter- oder rostförmige, metallische Leiter (6, 7) aufweist.

3. Diodenanordnung und -halterung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein netz-, gitter- oder rostförmiger, metallischer Leiter (6, 7) aus vorzugsweise silberplattiertem Kupfer besteht«

4. Diodenanordnung und -halterung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet , daß an der Diode (3) anliegende, scheibenförmige Stromleiter (4, 5) aus Molybdän bestehen.

5. Diodenanordnung und -halterung nach einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch Anordnung' von Zentrierungsmitteln (13, 14) für die Elemente eines

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Druckpaketes (3-7)·

6· Diodenanordnung und -halterung nach einem der Ansprüche 1-5, gekennzeichnet durch Anordnung von Vorspannmitteln (12; 28\ 34^ die bei gegebenem Abstand der ein Druckpaket (3-7) abschließenden Stromleiter (8» 9ϊ It 2) auf das Paket einen vorbestimmten Pressdruck ausüben.

7· Biodenanordnung und -halterung nach einem der Ansprüche 1-6» gekennzeichnet duroh Anordnung den Stroraubergang auf Druckerzeugungseinrichtungen (16_S 12; 24, 28s 33» 34) ausschließender Isolatoren (I7j 26 usw.) in Verbindung mit der Anordnung von Stromleitern außerhalb der Drackera-eugungseinrichtungen.

8. Diodenanordnung und -halterung nach einem der Ansprüche i - 7i. dadurch gekennzeichnet , daß zwischen plattenförmigen Stromleitern (1₉ 2) ein rahmenförmiger Isolierkörper (17) angeordnet ist_s der in Verbindung mit den Btroaileiterpletten ©in® sin Bruckpaket (3 ° 7) oder mehrere derselben aufnehmende Kammer bildete

9® Diodenanordnung und -halterung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß von der Eahiaenhöhe unabhängige Mittel wie Isolierstoff beläge, Isolierstoff beläge- tragende oder aus Isolierstoffen bestehende Beilagen odgl. zur Einstellung eines bestimmten Abstandes der plattenförmigen Stromleiter (1, 2) vorgesehen sind.

10, Diodenanordnung und -halterung nach einem der Ansprüche 3^9» gekennzeichnet durch Anordnung

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von Einrichtungen (22, 23) zum Füllen und/oder Durchströmen der Kammer mit Wärmeleitern in Verbindung mit Abdichtungsmitteln (18, 19) für letztere.

11. Diodenanordnung und -halterung nach einem der Ansprüche 1-10, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Kühlen der Dioden, beispielsweise durch Anordnung, von Kühlkanälen (31) in die Kammer begrenzenden Wandungen (1, 2), in Verbindung mit Fördermitteln für ein durch die Kühlkanäle geführtes Kühlmittel.

12. Diodenanordnung und -halterung nach einem der Ansprüche 1-11, gekennzeichnet durch Anordnung von mindestens acht Druckpaketen (3 - 7) in einer Kammer.

13· Diodenanordnung und -halterung nach einem der Ansprüche 1-12, gekennzeichnet durch Anordnung an die Druckpakete (3 - 7) angrenzender Isolatoren (20, 21).

14· Diodenanordnung und -halterung nach einem der Ansprüche 1-13, gekennzeichnet durch Anordnung den Strom auf die Dioden (3) gleichmäßig verteilender Mittel.

15· Diodenanordnung und -halterung nach einem der Ansprüche 1-14» gekennzeichnet durch Anordnung eine Mindesttemperaturdifferenz zwischen Stromleitern und Dioden erhaltender Mittel.

16. Diodenanordnung und -halterung nach einem der Ansprüche 8 - 15, dadurch gekennzeichnet , daß einer in der Kammer zentral angeordneten Druckerzeugungseinrichtung (12) weitere, vorzugsweise kleinere Druckerzeugungseinrichtune-en (28) außerhalb der Mittelachse der Kammer zugeordnet sind, an denen ein Stromleiter (25) mit vorzugsweise nachgiebigen Armen anliegt.

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