DE1614630B2 - Steuerbares Hableiter-Gleichrichterelement für hohe Strombelastbarkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein steuerbares Halbleiter-Gleichrichterelement für hohe Strombelastbarkeit, bei dem eine beidseitig mit Kontaktplatten, deren lineare Wärmedehnzahl derjenigen des Halbleitermateriais entspricht, fest verbundenen Halbleiterscheibe in einem aus scheibenförmigen metallischen Bauteilen und aus einem ringförmigen Isolierstoffkörper gebildeten Gehäuse gasdicht angeordnet ist.

Durch die ständige Ausweitung der Einsatzmöglichkeiten für steuerbare Halbleiter-Gleichrichter hoher Strombelastbarkeit in vielen Zweigen der Technik ergeben sich für den Hersteller immer neue Forderungen nach wirtschaftlicheren Ausführungsformen mit einfachem Aufbau und zweckmäßiger Ausgestaltung.

Es sind steuerbare Halbleiter-Gleichrichter bekannt, bei denen die aus Halbleiterscheibe und beidseitig mit ihr fest verbundenen, ungefähr dieselbe lineare Wärmedehnzahl wie das Halbleitermaterial aufweisenden Kontaktplatten bestehende Halbleitertablette in einem aus platten- oder schraubenförmigem Grundkörper und aus becherförmigem Oberteil bestehenden Gehäuse angeordnet und durch Lötung oder durch Druck mittels Federkörper mit entsprechenden Kontaktteilen von Stromleitern kontaktiert ist (Siemens-Zeitschrift, 38. Jahrgang (1964), Heft 4, S. 238 und 239). Bei der sogenannten Druckkontaktierung ist es erforderlich, die Halbleitertablette und alle zur Kontaktierung dienenden Bauteile gasdicht im Halbleitergehäuse anzuordnen. Diese bekannten Bauformen erfordern eine aufwendige Ausgestaltung des Gehäuseoberteils zur isolierten Durchführung der Zuleitung für die im Zentrum der Halbleitertablette befindliche Steuerelektrode, einen beträchtlichen Aufwand an Bauteilen und Verfahrensschritten und ferner beim Einbau eine nicht in jedem Fall mögliche, angepaßte Anordnung weiterer Kontaktbauteile auf Grund der exzentrischen Ausführung des oberen Laststromanschlusses.

Weiterhin sind scheibenförmige, steuerbare Halbleiter-Gleichrichterelemente bekannt, bei denen die Halbleitertablette zur Druckkontaktierung in eine aus metallischen Deckplatten und aus einem Isolierstoffkörper gebildete Umhüllung eingeschlossen ist (Siemens-Zeitschrift, 39. Jahrgang [1965], Heft 4, S. 253). Dabei ist die Durchführung für die Zuleitung der Steuerelektrode in einem der metallischen Anschlußbauteile an einer Stirnseite des scheibenförmigen Aufbaus vorgesehen, an welcher flächenhafte Kontakt- und/oder Kühlbauteile angebracht werden sollen. Die letzteren müssen zu diesem Zwecke eine spezielle Ausgestaltung aufweisen, so daß derartige Gleichrichterelemente nur eingeschränkt anwendbar sind.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein steuerbares Halbleiter-Gleichrichterelement mit druckkontaktierter Halbleitertablette zu schaffen, welches die genannten Nachteile bekannter Ausführungsformen nicht aufweist und sich zur Anordnung in gewünschter elektrischer Orientierung sowie als Baueinheit zum Einbau in ein herkömmliches, aus' Grundkörper und kappenförmigen Oberteil bestehendes Gehäuse eignet und dadurch eine im Vergleich zu bekannten Ausführungsformen wirtschaftlichere Gleichrichteranordnung ergibt.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Kontaktplatten auf ihrer der Halbleiterscheibe abgewandten Seite Ausbildungen aufweisen, die sowohl eine vorteilhafte flächenhafte Verbindung mit Gehäuse-Bauteilen als auch die Zusammenfügung mit und die Führung von angrenzenden, unter Druck anliegenden Kontaktteilen und eine Anordnung des Halbleiter-Gleichrichterelements in gewünschter Polarität gewährleisten, daß der zentrale plane Bereich der von der Halbleiterscheibe abgewandten Fläche der Kontaktplatten zur günstigen Kontaktierung mit weiteren Kontaktteilen durch Druck mittels Federkörper mit einem duktilen metallischen Überzug versehen ist, daß der einen Teil des scheibenförmigen Gehäuses bildende ringförmige Isolierstoffkörper mindestens eine ihn durchsetzende metallisierte Durchbohrung zur Durchführung eines Stromleiterteils für die Steuerelektrode aufweist, und daß der Isolierstoffkörper an seiner Außenmantelfläche einen Ringleiter zur lageunabhängigen Kontaktierung an der Gehäuseaußenseile des zwischen Steuerelektrode und Isolierstoffkörper verlaufenden Stromleiterteils trägt.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 204 751 ist ein Halbleiterbauelement bekannt, bei dem eine Halbleitertablette in einem scheibenförmigen Gehäuse eingeschlossen ist, das aus einem isolierenden Rahmen und aus zwei jeweils an ihrer Randzone mit diesem verbundenen, metallischen Deckplatten besteht. Die HaIbleitertablette ist aus einer Scheibe aus halbleitendem Material und aus je einer an ihren Endflächen vorgesehenen Kontaktplatte aus einem Metall mit demjenigen des Halbleitermaterials angepaßten Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten gebildet und in ihrer Lage gesichert und an den Deckplatten anliegend angeordnet. Die Ausbildung eines symmetrischen, scheibenförmigen, steuerbaren Haibleiter-Gleichrichterelements zum Einbau in herkömmliche Gleichrichtergehäuse ist aus diesem Stand der Technik nicht zu erkennen.

An Hand der Darstellungen in den F i g. 1 bis 5 sind Aufbau und Wirkungsweise sowie Einbaumöglichkeiten des Gegenstandes der Erfindung aufgezeigt und erläutert; die

F i g. 1 zeigt im Schnitt ein Ausführungsbeispiel für ein steuerbares Halbleiter-Gleichrichterelement gemäß der Erfindung; in

F i g. 2 ist im Schnitt eine andere Ausführungsform für den Gehäuseaufbau dargestellt; die

F i g. 3 und 4 stellen im Schnitt und in Draufsicht eine vorteilhafte Ausbildung und Anordnung der Steuerelektroden-Zuleitung dar; in

F i g. 5 ist die Anordnung des erfindungsgemäßen steuerbaren Halbleiter-Gleichrichterelementes in einem herkömmlichen Gehäuse gezeigt.

Für gleiche Teile sind in allen Figuren gleiche Bezeichnungen gewählt.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die in an sich bekannter Weise durch Diffusion dotierte Halbleiterscheibe 1 auf einer hochohmigen Basisschicht eine beispielsweise kreissegmentförmige Steuerelektrode la auf. Es können auch zwei oder mehr Steuerelektroden gleicher oder unterschiedlicher Formgebung und/oder Flächenausdehnung angeordnet

werden. Die Halbleiterscheibe 1 ist mit ihrer nicht unterteilten Kontaktelektrode — bei einem pnp-Schichtenfolge aufweisenden Aufbau mit der Anode — auf einer Elektrodenplatte 2, die aus einem Material mit einem dem Halbleitermaterial entsprechenden Wärmeausdehnungskoeffizienten, beispielsweise aus Molybdän besteht, fest aufgebracht. Diejenige Leistungselektrode, die zusammen mit der Steuerelektrode die weitere Kontaktierungsfläche der Halbleiterscheibe 1 bildet, im dargestellten Beispiel also.die Kathode, ist mit einer in ihrer Ausdehnung angepaßten Elektrodenplatte 3 fest verbunden. Die Elektrodenplatten 2 und 3 sind an ihrer der Halbleiterscheibe 1 abgewandten Fläche mit Führungsplatten 4, 5 flächenhaft kontaktiert. Die aus Elektrodenplatte 2, 3 und Führungsplatte 4, 5 gebildete Baueinheit ist weiterhin als Kontaktplatte bezeichnet. Die Führungsplatten 4,5 weisen an ihrer der jeweiligen Elektrodenplatte 2, 3 abgewandten Fläche einen kreisförmigen, planen Ansatz 4a, 5 a auf, der zu einer* angepaßten, geführten Anordnung entsprechender Kontaktteile von Last-Stromleitern dient. Der Ansatz 4a bzw. 5a weist bedarfsweise zur Erzielung einer Druckkontaktierung mit diesen Kontaktteilen einen hierfür besonders geeigneten, metallischen, eine duktile Kontaktierungsauflage bildenden Überzug, beispielsweise mindestens eine Schicht aus einem oder mehreren Edelmetallen oder aus Legierungen mit Edelmetallen auf. Die Ausdehnungen der Randzone der Führungsplatten 4, 5 richten sich nach der Ausbildung der Steuerelektrode la und ihres Anschlusses und nach dem vorgegebenen Platzbedarf für die die weitere Umhüllung der Halbleiterscheibe bildenden Bauteile.

Die der Halbleitertablette abgewandte und den kreisförmigen, planen Ansatz 4a, 5a umschließende Randfläche der aus einem elektrisch und thermisch gut leitenden Material, vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Führungsplatten 4, 5 ist mit der einen Randzone und die jeweils zugeordnete Stirnfläche eines ringförmigen Isolierstoffkörpers 10 ist mit der anderen Randzone je eines weiterhin als Verschlußring bezeichneten, kreisringscheibenförmigen Metallkörpers 8, 9 fest verbunden. Die Verschlußringe weisen in ihrer Mittelzone mindestens eine bogenförmige Ausbildung zum Ausgleich von Wärmedehnungen in jeweils aneinandergrenzenden Bauteilen beim Einsatz des Halbleiter-Gleichrichterelementes auf.

Die Führungsplatten 4,5, die Verschlußringe 8,9 und der Isolierkörper 10 bilden zusammen das Gehäuse der aus Halbleiterscheibe 1 und Elektrodenplatten 2, 3 bestehenden Halbleitertablette und sind vorzugsweise durch Lötung oder Schweißung gasdicht verbunden. Im Falle einer Schweißverbindung trägt der Isolierstoffkörper 10 an vorbestimmten Flächenabschnitten je einen Metallring, welcher für die Verbindung mit dem zugeordneten Verschlußring passend ausgebildet ist. Der IsoHerstoffkörper 10 besteht aus einem geeigneten keramischen Material und ist an seinen für die Verbindung mit den Verschlußringen 8, 9 vorgesehenen Flächen metallisiert.

Im mittleren Bereich seiner Außenmantelfläche weist der IsoHerstoffkörper 10 einen konzentrisch verlaufenden, stegförmigen, vorzugsweise in sich geschlossenen und weiterhin als Kontaktring bezeichneten Ansatz 12 auf. Der Kontaktring 12 dient zur Kontaktierung des Steuerelektroden-Anschlusses außerhalb des scheibenförmigen Gehäuses und kann beliebigen Querschnitt haben. Mindestens eine zur Außenmantelfläche des Isolierstoffkörpers 10 einen beliebigen Winkel bildende, kreisringförmige Fläche des Kontaktrings 12 weist eine konzentrische Aussparung auf, die metallisiert ist und zur Aufnahme und bedarfsweisen Befestigung eines Ringleiters dient.

In vorteilhafter Weise kann der Isolierstoffkörper in dem für die Anordnung des Ringleiters vorgesehenen Bereich seiner glatten, beispielsweise zylindrischen Außenmantelfläche eine konzentrisch verlaufende Metallisierung vorgegebener Breite und Dicke tragen, auf die ein aus draht- oder bandförmigem Material bestehender Ringleiter fest aufgebracht, beispielsweise aufgezogen und verlötet ist.

An mindestens einer, durch die Anordnung und die Anzahl der Steuerelektroden der Halbleitertablette bestimmten Stelle seiner Innenmantelfläche weist der Isolierstoffkörper 10 eine vorzugsweise radiale Durchbohrung 10a auf, die metallisiert ist, und durch welche das als Steuerelektroden-Zuleitung innerhalb des scheibenförmigen Gehäuses vorgesehene, draht- oder bandförmige Leiterteil 11 geführt und dicht eingelötet ist. Das freie Ende des Leiterteiles 11 ist beispielsweise bogenförmig und federnd in der Weise ausgebildet, daß es die Steuerelektrode la vorzugsweise unter Druck kontaktiert. Das Leiterteil 11 kann jedoch auch durch Lötung mit der Steuerelektrode la fest verbunden sein.

Die Durchbohrung 10a endet in der ringförmigen Metallisierung des Kontaktringes 12 auf der Außenmantelfläche des Isolierstoffkörpers 10, so daß gleichzeitig die galvanische Verbindung zwischen der Steuerelektrode la und der Gehäuse-Außenmantelfläche des Halbleiter-Gleichrichterelementes hergestellt ist. Damit ist eine lageunabhängige Anordnung des scheibenförmigen steuerbaren Halbleiter-Gleichrichterelementes in einem vorgegebenen Halbleiter-Gleichrichter-Aufbau und eine einfache, ebenfalls lageunabhängige Kontaktierung der Steuerelektrode la mit einem äußeren, beliebig ausgebildeten Leiterteil 22 gewährleistet.

Die wahlweise Anordnung eines scheibenförmigen Halbleiter-Gleichrichterelementes gemäß der Erfindung auf einem Grundkörper eines herkömmlichen Gehäuses für Halbleiter-Gleichrichter oder zwischen plattenförmigen Kühlbauteilen ist in F i g. 1 angedeutet. Der Grundkörper 6 ist zur Aufnahme und zur Führung des kreisförmigen, planen Ansatzes 4a des Halbleiter-Gleichrichterelementes mit einer angepaßten Aussparung versehen. Für die Anordnung des erfindungsgemäßen Halbleiter-Gleichrichterelementes zwischen plattenförmigen Kühlelementen ist in entsprechender Weise eine Kühlplatte 7 geeignet ausgebildet.

Es versteht sich, daß die für die Aufnahme von Halbleiter-Gleichrichterelementen nach der Erfindung vorgesehenen Bauteile unterschiedliche Ausbildungen aufweisen können und daß auch die Führungsplatten 4, 5 des Halbleitergleichrichterelementes in entsprechender Weise Aussparungen oder erhabene Ausbildungen besitzen können, wodurch in vorteilhafter Weise die gegenseitige Führung von aneinandergrenzenden Kontaktteilen von Halbleiter-Gleichrichterelement und Stromleitungs- und/oder Kühlbauteilen gewährleistet ist.

In F i g. 2 ist eine andere Ausführungsform für die Verbindung von Isolierstoffkörper und Führungsplatte gezeigt. Der ringförmige Isolierstoffkörper 13 weist an derjenigen Stirnfläche, welche der ungeteilten Kontaktfläche der Halbleiterscheibe zugeordnet ist, eine an die Innenmantelfläche angrenzende, kreisringscheibenförmige Ausladung 13a auf, auf welche der aus Füh· rungsplatten, Elektrodenplatten und Halbleiterscheibe'

bestehende Bauteilestapel mit seiner zugeordneten Führungsplatte flächenhaft aufgesetzt ist. Damit entfällt der Verschlußring 9. Die einander zugeordneten Flächen von Führungsplatte 4 und Isolierstoffkörper-Ausladung 13a sind durch Hartlötung fest verbunden. Der Isolierstoffkörper 13 besteht aus einem geeigneten Keramikmaterial. Der plane Ansatz 4a ragt zur vorteilhaften Anordnung von angrenzenden Kontaktbauteilen aus der Ausladung 13a des Isolierstoffkörpers hervor. Da jedoch durch die Ausbildung der Ausladung 13a eine gewünschte Aufnahme und Führung von Halbleiter-Gleichrichterelement und angrenzenden Kontaktbauteilen möglich ist, kann die Führungsplatte auch lediglich als scheibenförmiges Bauteil ohne Ansatz ausgebildet sein.

Bedarfsweise können die Kontaktplatten auch dergestalt ausgebildet sein, daß die entsprechend dimensionierten Elektrodenplatten an ihrer der Halbleiterscheibe abgewandten Randzone einen kreisringförmigen Flansch aufweisen, der zur Erzielung einer gewünschten Verbindung mit den Verschlußringen 8, 9 aus einem geeigneten Material, beispielsweise aus Kupfer besteht und nach Ausbildung und Ausdehnung eine vorteilhafte Zusammenfügung der Kontaktplatten mit angrenzenden Kontaktbauteilen ermöglicht.

Die Verschlußringe 8, 9 können beispielsweise an ihrer dem Isolierstoffkörper 10 zugeordneten Randzone abgewinkelt ausgebildet sein und mit dem abgewinkelten Rand in nutenförmige, konzentrisch verlaufende, metallisierte Aussparungen der Stirnflächen des Isolierstoffkörpers eingreifen und eingelötet sein.

In den F i g. 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau des Isolierstoffkörpers und für die Ausbildung und Anordnung des Ringleiters zur Kontaktierung der Steuerelektrode dargestellt. Die beiden Teile 14 und 15 des Isolierstoffkörpers weisen gleiche Ausbildung und Ausdehnung auf, sind axial aneinandergereiht und an den dafür vorgesehenen, metallisierten Flächen durch Lötung zu einem einzigen hohlzylindrischen Bauteil fest verbunden. Die einander zugeordneten metallisierten Stirnflächen der Isolierringe 14 und 15 weisen je eine konzentrisch verlaufende Aussparung 16 auf. Die beiden Aussparungen 16 bilden bei geschlossener Anordnung der Isolierringe 14 und 15 einen innerhalb des Isolierstoffkörpers konzentrisch verlaufenden Kanal, der zur Aufnahme eines kreisringförmig ausgebildeten Stromleiters 18 für die Steuerelektrode dient. Dieser Stromleiter ist mit den beiden Isolierringen fest verbunden. In Fig.4 ist in Draufsicht der Isolierring 15 mit aufgelegtem Stromleiter 18 dargestellt. Der Stromleiter ist in vorteilhafter Weise schleifenförmig ausgebildet und weist zur gleichzeitigen Kontaktierung der Steuerelektrode einen inneren Abschnitt 19 auf. Die äußere Randfläche des Stromleiters 18 ragt in geeigneter Ausdehnung über die Außenmantelfläche des Isolierstoffkörpers hinaus und gewährleistet eine lageunabhängige Kontaktierung des außerhalb des scheibenförmigen Gehäuses befindlichen Leiterteiles 22 für die Steuerelektrode. Die aus den beiden Isolierringen 14 und 15 und dem zwischen ihnen eingelöteten Stromleiter 18 bestehende Anordnung trägt mit zur Bildung eines gasdichten Einschlusses der Halbleiterscheibe bei. Die der Steuerelektrode zuzuführende elektrische Leistung bestimmt den Querschnitt des Stromleiters 18 und die Ausdehnung der Aussparungen 16.

Es versteht sich, daß der Stromleiter 18 beliebigen Querschnitt und auch eine beliebige Ausbildung an vorbestimmten Stellen oder am ganzen Umfang des Isolierstoffkörpers aufweisen kann. So kann als Stromleiter beispielsweise ein Stanzteil mit radial über die Außenmantelfläche des Isolierstoffkörpers hinausragenden Ausbildungen dienen, wodurch die äußere Kon-S taktierung der Steuerelektrode in beliebiger Weise möglich ist. Der innere Leiter-Abschnitt 19 ist in F i g. 4 lediglich angedeutet, vorzugsweise jedoch dergestalt ausgebildet, daß das freie Ende nach Art einer Feder zur Kontaktierung der Steuerelektrode la unter Druck

ίο auf derselben aufliegt.

Eine Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Halbleiter-Gleichrichterelementes besteht darin, daß die Führungsplatten und/oder die Elektrodenplatten sowie der Isolierstoffkörper zur Erzielung einer geeigneten Schweißverbindung an vorbestimmten Stellen fest angebrachte Metallringe aufweisen. Gegebenenfalls können die Elektrodenplatten für eine Funktion als Kontaktplatten geeignet dimensioniert und ausgebildet sein.

.pie Ausbildung des Isolierstoffkörpers ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

In F i g. 5 ist die Anordnung eines erfindungsgemäßen Halbleiter-Gleichrichterelementes in einem in herkömmlicher Weise aus Grundkörper und haubenförmigem Oberteil bestehenden Gehäuse dargestellt. Der schraubenförmige Grundkörper 6 weist in seiner oberen Fläche eine plane, für die Aufnahme der zugeordneten Kontaktplatte des Halbleiter-Gleichrichterelementes, angepaßt ausgebildete Aussparung 6a auf, die für eine Druckkontaktierung bedarfsweise geeignet vorbehandelt ist. Die zur Ebene der Halbleiterscheibe symmetrische Ausbildung der Kontaktplatten ermöglicht die Anordnung des Halbleiter-Gleichrichterelementes im Gehäuse in gewünschter elektrischer Polarität. Der Stromleitungsanschluß für die Steuerelektrode la ist dadurch gegeben, daß das gehäuseinnere, vorbereitete Ende 22a eines vorzugsweise draht- oder bandförmigen Stromleiters 22, der angenähert parallel zur Außenmantellinie des mit Hilfe des Federkörpers 25 unter Druck aufliegenden Laststromleiters 21 verläuft, lageunabhängig und durch geeignete Abwinkelung des Stromleiters 22 unter Druck auf der zugeordneten konzentrischen Metallisierung oder auf dem Ringleiter des Kontaktrings 12 aufliegt, und daß der andere Abschnitt 22b des Stromleiters 22 zwischen hülsenförmigen, einander umschließenden und an den Laststromleiter 21 angepaßt ausgebildeten Isolierteilen 23 und 24 isoliert gegen Gehäuseoberteil 26 und Laststromleiter 21 zur Gehäuseaußenseite geführt ist. Die Isolierteile 23, 24 können bedarfsweise zur Führung des Stromleiter-Abschnitts 22b geeignete Aussparungen aufweisen.

In vorteilhafter Weise kann als Stromleiter 22 auch ein kreisringscheibenförmiges Stanzteil dienen, welches zwischen den radialen Abschnitten der Isolierteile 23 und 24 angeordnet ist und mindestens einen radial ausladenden streifenförmigen Ansatz vorbestimmter Länge aufweist, der in einer der radialen Ausdehnung der Isolierteile angepaßten Länge abgewinkelt ist und als Kontaktbügel nach Art einer Blattfeder unter Druck auf dem Kontaktring 12 aufliegt.

Die Kontaktierung von Stromleiter 22 und Kontaktring 12 kann auch in der Weise gegeben sein, daß das innere freie Ende des Stromleiters 22 radial nach innen

6j abgewinkelt ist und, ebenfalls lageunabhängig, in eine konzentrisch verlaufende, metallisierte Aussparung am Umfang des Isolierstoffkörpers 10 eingreift. Der kreisringscheibenförmige Mittelabschnitt des Stromleiters

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2 weist an seiner Innenkante noch ein Leiterteil 22b if, welches in gestreckter Ausbildung zwischen den ;olierteilen 23 und 24 zur Gehäuseaußenseite verläuft nd den gehäuseäußeren Anschluß der Steuerelektrode

3 darstellt. Beim Aufbau eines Halbleiter-Gleichrichterelemen- :s gemäß der Erfindung und nach der Darstellung in i g. 1 werden zunächst die Verbindungen Führungslatte-Elektrodenplatte sowie Elektrodenplatte-Halbuterscheibe in an sich bekannter Weise und in Verfahmsschritten, welche die Halbleiter-Eigenschaften icht ungünstig beeinflussen, durchgeführt. Der Schichinaufbau ist vorgegeben, und die Anordnung wird an- ;hließend vorzugsweise auf der Seite der Führungslatte 4 über den Verschlußring 9 mit dem isolierkör- er 10, der in mindestens einer Aussparung bereits das mere, zur federnden Auflage auf der Steuerelektrode 0 vorgesehene Leiterteil It aufweist, durch Löten der Schweißen fest verbunden. Nach dem Aufsetzen des Steuerelektroden-Anschlusses wird der Verschlußring 8 auf Führungsplatte 5 und Isolierstoffkörper 10 aufgelegt und in einem weiteren Verfahrensschritt der vollständige Einschluß der Halbleitertablette erzielt.

Die Vorteile des Gegenstandes der Erfindung liegen in einem einfachen, kompakten, besonders wirtschaftlichen Aufbau eines scheibenförmigen, steuerbaren, für Druckkontaktierung vorgesehenen Halbleiter-Gleichrichterelementes für hohe Strombelastbarkeit, in der günstigen Ausbildung der zur Kontaktierung vorgesehenen Bauteile zwecks Umwendbarkeit des Halbleiter-Gleichrichterelementes für gewünschte Polarität und zwecks vielseitiger Einbaumöglichkeit in unterschiedlichen Ausführungsformen von Gleichrichter-Bausätzen und in der einen lageunabhängigen Einbau des Halbleiter-Gleichrichterelementes ergebenden Anordnung und radialen Führung des oder der Steuerelektroden-Anschlüsse.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Steuerbares Halbleiter-Gleichrichterelement für hohe Strombelastbarkeit, bei dem eine beidseitig mit Kontaktplatten, deren lineare Wärmedehnzahl derjenigen des Halbleitermaterials entspricht, fest verbundene Halbleiterscheibe in einem aus scheibenförmigen metallischen Bauteilen und aus einem ringförmigen Isolierstoffkörper gebildeten Gehäuse gasdicht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktplatten (2 bis 4; 3 bis

   5) auf ihrer der Halbleiterscheibe (1) abgewandten Seite Ausbildungen (4a, 5a) aufweisen, die sowohl eine vorteilhafte flächenhafte Verbindung mit Gehäusebauteilen als auch die Zusammenfügung mit und die Führung von angrenzenden, unter Druck anliegenden Kontaktteiien und eine Anordnung des Halbleiter-Gleichrichtereiements in gewünschter Polarität gewährleisten, daß der zentrale plane Bereich der von der Halbleiterscheibe abgewandten Fläche der Kontaktplatten zur günstigen Kontaktierung mit weiteren Kontaktteilen durch Druck mittels Federkörper mit einem duktilen metallischen Überzug versehen ist, daß der einen Teil des Halbleitergehäuses bildende ringförmige Isolierstoffkörper (10) mindestens eine ihn durchsetzende metallisierte Durchbohrung (10a) zur Durchführung eines Leiterteils (11) für die Steuerelektrode (la) aufweist, und daß der Isolierstoffkörper an seiner Außenmantelfläche einen Ringleiter zur lageunabhängigen Kontaktierung des zwischen Steuerelektrode (la) und Isolierstoffkörper (10) verlaufenden Leiterteils (11) trägt.

   2. Steuerbares Halbleiter-Gleichrichterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen Steuerelektrode (la) und Isolierstoffkörper (10) verlaufende Leiterteil (11) bogenförmig ausgebildet ist und federnd auf der Steuerelektrode (la) aufliegt.

   3. Steuerbares Halbleiter-Gleichrichlerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Anordnung und Führung des Halbleiter-Gleichrichterelements vorgesehenen Ausbildungen (4a, 5a) auf der der Halbleiterscheibe abgewandten Seite der Kontaktplatten eine kreisförmige plane Aussparung und/oder einen kreisförmigen planen Ansatz darstellen und daß die Ausdehnung der Ausbildungen vorzugsweise der Ausdehnung der Kontaktflächen der Halbleiterscheibe entspricht.

   4. Steuerbares Halbieiter-GIeichrichterelement nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktplatten an ihrer zur Verbindung mit Gehäusebauteilen vorgesehenen Randfläche einen für eine Schweißverbindung zur Erzielung eines gasdichten Halbleiter-Gehäuses geeignet ausgebildeten Metallring aufweisen.

   5. Steuerbares Halbleiter-Gleichrichterelement nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der zur Druckkontaktierung vorgesehenen Fläche der Kontaklplatten befindliche, metallische Überzug aus mindestens einer Schicht aus einem oder mehreren Edelmetallen oder aus Legierungen mit Edelmetallen besteht.

   6. Steuerbares Halbleiter-Gleichrichterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung von Koniakiptatien und Isolierstoffkörper (10) kreisringscheibenförmig ausgebildete, metallische Verschlußringe (8, 9) vorgesehen sind, die in ihrem freien Abschnitt zwischen den Verbindungsflächen bogenförmige Ausbildungen zum Ausgleich von Wärmedehnungen aufweisen.

   7. Steuerbares Halbleiter-Gleichrichterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einen Teil des Halbleiter-Gehäuses bildende Isolierstoffkörper (10) hohlzylindrisch ausgebildet ist, daß seine Stirnflächen metallisiert sind, und daß er an seiner Außenmantelfläche einen konzentrisch verlaufenden, vorzugsweise in sich geschlossenen Kontaktring (12) zur Anordnung eines Ringleiters für die Kontaktierung der Steuerelektrode (la) aufweist.

   8. Steuerbares Halbleiter-Gleichrichterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktring (12) in mindestens einem ringförmigen, vorzugsweise in sich geschlossenen Abschnitt seiner Oberfläche eine konzentrisch verlaufende, metallisierte Aussparung zur Aufnahme und Befestigung des Ringleiters aufweist.

   9. Steuerbares Halbleiter-Gleichrichterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Kontaktierung der Steuerelektrode (la) vorgesehene Ringleiter in einem gegenüber den Kontaktplatten eine gute elektrische Isolierung gewährleistenden Abstand angeordnet ist.

   10. Steuerbares Halbleiter-Gleichrichterelement nach einem der Ansprüche 1 bis.9, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierstoffkörper (13) an seiner Innenmantelfläche eine kreisringscheibenförmige, bedarfsweise stufenförmig abgesetzte Ausbildung (13a) zur Aufnahme einer Kontaktplatte aufweist.

   11. Steuerbares Halbieiter-Gieichrichterelemeni nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffkörper aus zwe hohlzylindrischen, axial zusammengefügten Isolier ringen (14, 15) besteht, daß beide isolierringe (14 15) an ihren beiden Stirnflächen metallisiert sine¹ daß die zur gegenseitigen Verbindung vorgesehe nen Stirnflächen eine konzentrisch verlaufende, nu tenförmige Aussparung (16) aufweisen, und daß di beiden metallisierten Aussparungen bei geschlosse ner Anordnung der Isolierringe (14, 15) einen rinj förmigen Kanal zur Aufnahme eines entsprechen ausgebildeten Stromleiters (18) für die Steuerelei trode (la) bilden.

   12. Steuerbares Halbeiter-Gleichrichtereleme nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g kennzeichnet, daß die beiden Isolierringe (14, 1 des Isolierstoffkörpers zwischen ihren einander ζ geordneten und geeignet ausgebildeten Verbi dungsflächen einen ringförmigen, metallisch Stromleiter (18) aufweisen, welcher mit den Isolii ringen durch Lötung fest verbunden ist und bedar weise über radial über die Außenmantelfläche h ausragende Ausbildungen eine gewünschte lagei abhängige Kontaktierung der Steuerelektrode ( an der Gehäuseaußenseite gewährleistet.

   13. Steuerbares Halbleiter-Gletchrichterelem nach einem der Ansprüche t bis 12, dadurch kennzeichnet, daß der Isolierstoffkörper an seil Stirnflächen je eine konzentrisch verlaufende. sich geschlossene nutenförmige Aussparung ; weist, in welche die Verschlußringe (8, 9) mit il entsprechend abgewinkelt ausgebildeten Randz eingesteckt und verlötet sind.

   14. Steuerbares Halbleiter-Gleichrichterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der Außenmantelfläche oder im Innern des Isolierstoffkörpers (10) angeordnete Ringleiter draht- oder bandförmig ausgebildet ist und eine Schleife darstellt, deren eines Ende (19) durch die Durchbohrung (10a) des Isolierstoffkörpers auf die Steuerelektrode (la) geführt ist.