DE1614444B1 - Gleichrichterbauteil mit Halbleitergleichrichtern - Google Patents

Gleichrichterbauteil mit Halbleitergleichrichtern

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Description

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Gleichrichterbauteil mit mindestens zwei Halbleitergleichrichtern, die mit jeweils einer ihrer Hauptelektroden in Druckkontaktverbindung mit zwei massiven, elektrisch und thermisch gut leitenden Metallkörpern stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleitergleichrichter (1, 11) in demselben Gehäuse angeordnet sind, das sich zwischen den zwei massiven Metallkörpern (6, 66) befindet, und daß die zur Erzielung einer hohen Nennstrombelastbarkeit erforderliche Parallelschaltung der Halbleitergleichrichter (1, 11) dadurch bewirkt wird, daß die Halbleitergleichrichter (1, 11) mit ihren Hauptelektroden der einen Polarität (2, 22) in unmittelbarer Druckkontaktverbindung mit dem einen Metallkörper (6), und mit ihren Hauptelektroden der andereen Polarität {3, 33) in unmittelbarer Druckkontaktverbindung mit dem anderen Metallkörper (66) stehen.
2. Gleichrichterbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden massiven Metallkörper (6, 66) sich außerhalb des Gehäuses (4, 44/5) befinden (Fig. 1, 2, 3).
3. Gleichrichterbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusewandung (4, 44) zwischen den Hauptelektroden (2, 22, 3, 33) der Halbleitergleichrichter (1, 11) und den massiven Metallkörpern (6, 66) metallische Verdickungen (7, 77) großen Querschnitts und hoher technischer Leitfähigkeit aufweist (Fig. 2).
4. Gleichrichterbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gehäusewandung (4, 44) und; den Hauptelektroden (2, 22, 3, 33) der Halbleitergleichrichter (1, 11) Metallteile (T, 77') großen Querschnitts und hoher thermischer Leitfähigkeit vorgesehen sind (Fig. 3).
5. Gleichrichterbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden massiven Metallkörper (6, 66) einen Teil des Gehäuses (6, 66, 5) bilden (Fig.5).
6. Gleichrichterbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleitergleichrichter (1, 11) eine oder mehrere Steuerelektroden (8, 88) besitzen.
7. Gleichrichterbauteil nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden (8, 88) im Innern des Gehäuses elektrisch miteinander verbunden sind.
8. Gleichrichterbauteil nach einem der Ansprüche 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden (8, 88) über Widerstände (9, 99) miteinander verbunden sind.
9. Gleichrichterbauteil nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden (8, 88) an Sekundärwicklungen (13, 14) eines kleinen Transformators (12, 13, 14) gelegt sind, der sich im Inneren des Gehäuses befindet.
Die Erfindung betrifft ein Gleidhrichterbauteil mit mindestens zwei Halbleitergleichriehtern, die mit jeweils einer ihrer Hauptelektroden in Druckkontaktverbindung mit zwei massiven, elektrisch und thermisch gut leitenden Metallkörpern stehen.
Dabei steht »Halbleitergleichrichter« sowohl für steuerbare als auch für nicht steuerbare Halbleiterbauelemente mit Gleichrichterwirkung, also sowohl für Thyristoren als auch Dioden.
Ein Gleichrichterbauteil der vorstehend genannten Art mit vier Halbleiterdioden als Gleichrichtern ist bekannt aus der französischen Patentschrift 1 399 802.
ίο Das bekannte Bauteil dient zum Aufbau einer mechanisch und elektrisch stabilen Gleichrichterbriikkenschaltung. Dabei befindet sich eine Halbleiterdiode stets nur mit einer ihrer Hauptelektroden in Kontakt mit einem massiven Metallkörper, welcher einen thermischen Ausgleich zwischen zwei gleichzeitig leitenden Dioden aber nicht bewirken kann, da auf Grund der besonderen Schaltung (Graetzschaltung) gleichzeitig immer nur zwei an verschiedenen Metallkörpern anliegende Dioden in Vorwärtsrichtung belastet sind. Ein thermischer Ausgleich zwischen den Halbleiterdioden ist aber auch gar nicht von Interesse.
Aus der belgischen Patentschrift 635452 ist ein M Gleichrichterbauteil bekannt, bei welchem parallel- ™ geschaltete Halbleitergleichrichter sich in Hohlräumen eines Isolierringes befinden, der auf beiden Seiten von massiven Metallstücken, die gleichzeitig als elektrische Zuleitungen dienen, abgedeckt ist. Der thermische Kontakt der Halbleitergleichrichter zu den Metallstücken wird mindestens auf einer Seite durch schlecht wärmeleitende Elemente, wie Spiralfedern u. dgl, bewirkt, so daß auch hier über die Metallstücke ein thermischer Ausgleich zwischen zwei Halbleitergleichriehtern höchstens auf einer Seite stattfinden kann.
Schließlich ist noch aus der schweizerischen Patentschrift 338 528 ein Gleichrichterbauteil bekannt, bei welchem Stapel von tablettenförmigen Gleichrichterelementen in Aussparungen eines Isolierrahmens liegen, wobei die Stapel miteinander elektrisch über eine federnde Kontaktbrücke verbunden sind. Die Stapel sind in Reihe geschaltet. Auch hier ist ein thermischer Ausgleich von Gleichrichterelement zu Gleichrichterelement über die federnde Kontakt- μ
brücke nicht möglich, aber auch nicht von Interesse, " da die Stromdichten bei dem bekannten Gleichrichterbauteil zu klein sind, als daß sie eine störende Wärmeentwicklung hervorrufen könnten.
Bei den modernen Gleichrichterbauteilen stellt sich nun das Problem, daß bei den Anwendungen außerordentlich hohe Stromdichten gefordert werden. Will man aber den Nennstrom eines einzelnen Halbleitergleichrichters immer mehr und mehr steigern, so stößt man zusehends auf immer größere Schwierigkeiten. Vergrößert man z. B. den Durchmesser des Halbleiterkristalles von 20 auf 30 oder 40 mm oder mehr, so wächst auch gleichzeitig die Zahl der Strukturfehler des Kristalles. Außerdem nehmen die mechanischen Ermüdungserscheinungen zu, welche durch die Verschiedenheit der thermischen Ausdehnung des Siliziumkristalles einesteils und des Anoden- bzw. Kathodenmetalles andererseits zustande kommen.
Schaltet man zwei oder mehrere Halbleitergleichrichter parallel, so ist die gleichmäßige Stromaufteilung keineswegs ohne weiteres sichergestellt. Wegen des negativen Temperaturkoeffizienten der Halbleitergleichrichter wächst nämlich der Strom des
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