DE1802132A1

DE1802132A1 - Semiconductor arrangement with two semiconductor resistors

Info

Publication number: DE1802132A1
Application number: DE19681802132
Authority: DE
Inventors: Hatzinger Dipl-Ing Guenther
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-10-09
Filing date: 1968-10-09
Publication date: 1970-04-16
Also published as: CH499856A; NL6913791A; JPS509219B1; AT295658B; SE353177B; GB1266706A; FR2020241A1

Description

SIEMENS AKTIENGESELISGHAIi¹T München 2, -S.OK11960 SIEMENS AKTIENGESELISGHAIi ¹ T Munich 2, -S. OK11960

YfittelsbacherplatzYfittelsbacherplatz

^ΡΛ 68/3014 ^ΡΛ 68/3014

Halblei teranprdnun^mit^zv/ei_Halbleiter\7ider ständenSemicon teranprdnun ^ with ^ zv / ei_Halbleiter \ 7ider stands

In der deutschen Patentanmeldung P 17 63 572.2 ist eine elektrische Regelvorrichtung mit einer oine,bipolare · Kippcharakteristik aufweisenden Halbleiteranordnung rait Hilfselektrode als Schalter in einem Stromkreis, der sowohl das zu regelnde System als auch eine Stromquelle, insbesondere Wechselstromquelle, enthält urtü der durchIn the German patent application P 17 63 572.2 an electrical control device with an oine, bipolar · Semiconductor arrangement having tilting characteristics rait auxiliary electrode as a switch in a circuit that Both the system to be controlled and a power source, in particular an alternating current source, contain urtü the through

PA 9/493/922 Stg/AuPA 9/493/922 Stg / Au

26. 9. 1968 - 2--September 26, 1968 - 2--

009816/1U2009816 / 1U2

ΡΛ 9/495/922 - 2 -ΡΛ 9/495/922 - 2 -

ein von einem Meßfühler hervorgerufenes, an die Hilfselektrode gelegtes Potential schaltbar ist, beschrieben, welche durch eine Halbleiteranordnung im Stromkreis der Hilfselektrode gekennzeichnet ist, die mit einem den Meßfühler enthaltenden unabhängigen weiteren Stromkreis nur über ein vom Betriebszustand des Meßfühlers abhängiges physikalisches Feld gekoppelt ist.a potential caused by a sensor and applied to the auxiliary electrode is switchable, which is characterized by a semiconductor arrangement in the circuit of the auxiliary electrode, which is connected to the Sensor containing independent further circuit only via a dependent on the operating state of the sensor physical field is coupled.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Anordnung wird die Hilfselektrode über einen temperaturabhängigen Halbleiterwiderstand, d. h. einen Heißleiter oder Kaltleiter, an Vorspannung gelegt. Dieser Heiß- oder Kaltleiter ist mit einer indirekten Beheizung versehen, der nach den Offenbarungen jener älteren Anmeldung ein elektrischer Kaltleiter sein kann.In a preferred embodiment of this arrangement, the auxiliary electrode is temperature-dependent Semiconductor resistance, d. H. a thermistor or PTC thermistor, placed on bias voltage. This hot or cold lead is provided with indirect heating, which according to the disclosures of that earlier application is an electric PTC thermistor can be.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Wirkungsgrad einer solchen Kombination temperaturabhängiger Widerstände weiter zu verbessern und hierdurch ein Verbundelement zu schaffen, welches einfach und billig herzustellen ist und vor allem für die Steuerung von Thyristor- und Triac-Schaltkreisen besonders geeignet ist.It is the object of the present invention to determine the efficiency of such a combination of temperature-dependent resistors to improve further and thereby to create a composite element which is easy and inexpensive to manufacture and is particularly suitable for controlling thyristor and triac circuits.

Dementsprechend bezieht sich die Erfindung auf eine Halbleiteranordnung mit mindestens zwei teraperaturabhängigen Halbleiterwiderständen ohne pn-übergang, welche erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die beiden temperaturabhängigen Halbleiterwiderstände - vorzugsweise unter Zwi— schenfügung einer wärmedurchlässigen Isolierschicht - zu einem Verbundkörper vereinigt sind und mindestens der eine dieser teraperaturabhängigen Widerstände ein elektrischer Kaltleiter ist.The invention accordingly relates to a semiconductor device with at least two temperature-dependent semiconductor resistors without pn junction, which according to the invention is characterized in that the two temperature-dependent semiconductor resistors - preferably between interconnection of a heat-permeable insulating layer - are combined to form a composite body and at least one this temperature-dependent resistance is an electrical PTC thermistor.

Ausführungsformen weiden anhand der Figuren 1 bis 4 beschrieben. Embodiments are described with reference to FIGS. 1 to 4.

009816/1U2 " ³ "■009816 / 1U2 " ³ " ■

ΡΛ 9/493/922 - 3 -ΡΛ 9/493/922 - 3 -

Uie in Figur 1 dargestellte Anordnung waist einen scheiboncder riegelförmigen Kaltleiterwiderstand 1 mit zwei Elektroden 2 und 3 auf. Dieser Kaltleiter grünst an der den Elektroden 2 und 3 gegenüberliegenden Fluchseite an eine Isolierschicht 4₅ z. B. Glimmerfolie, und diese an die Flachseite eines ebenfalls scheiben- oder riegolförmigen temperaturabhängige!! Widerstandes ^lj an. Dieser ist mit den Elektroden 6 und 7 kontaktiert. Zur Steuerung der Anordnung dient der Kaltleiter 1. Die gesteuerte Ausgangsleistung wird an den Elektroden G und 7 des temperuturabhängigen Widerstandes 5 abgenommen. Die Abmessungen der die Anordnung aufbauendoi Teile lassen sich ohne Schwierigkeiten so festlegen und auf den für die Steuerung vorgesehenen Leistungsbereich abstimmen, daß Veränderungen der Eingangsspannungen an den Elektroden 2 und 3 auch merkliche Veränderungen der Ausgangsnpannung an den Elektroden 6 und 7 hervorrufen können.The arrangement shown in FIG. 1 has a disk-shaped, bar-shaped PTC resistor 1 with two electrodes 2 and 3. This PTC thermistor greens on the curse side opposite the electrodes 2 and 3 to an insulating layer 4 ₅ z. B. mica foil, and this on the flat side of a also disc or bar-shaped temperature-dependent !! Resistance ^l j . This is contacted with the electrodes 6 and 7. The PTC thermistor 1 is used to control the arrangement. The controlled output power is taken from the electrodes G and 7 of the temperature-dependent resistor 5 . The dimensions of the parts making up the arrangement can be determined without difficulty and matched to the power range provided for the control so that changes in the input voltages at electrodes 2 and 3 can also cause noticeable changes in the output voltage at electrodes 6 and 7.

Als Material für die isolierende Ζλ/ischenfolie kommen gut wärmeleitende, elektrisch isolierende Materialien in Form von Folien oder dünnen Schichten mit einer Stärke von höchstens o,2 mm in Betracht. Als Beispiel kommen Glimmer oder Al₀O,-, BeO- oder MgO-Keramik oder iluorhaltige Kunststoffe, wie Polytetrafluoräthyli?n, in Betracht. Fall;: das Element bei hohen Temperaturen eingesetzt v/erden soll, erfolgt die Verbindung der Bestandteile durch Ansintern, während sonst ein Verkleben genügt. Geeignete Klebemittel, die bis über 15o^c C hinaus anwendbar sind, sind sogenannte Komponentenkleter, z. B. Aralditkleber oder Silekoneklcber.As a material for the insulating Ζλ / ischenfilm good heat-conducting, electrically insulating materials in the form of films or thin layers with a thickness of at most 0.2 mm come into consideration. As an example, come mica or Al ₀ O -, BeO or MgO ceramic or iluorhaltige plastics such Polytetrafluoräthyli n, consider?. Case ;: if the element is to be used at high temperatures, the components are connected by sintering, while otherwise gluing is sufficient. Suitable adhesives that can be used up to more than 15o ^c C are so-called component clips, e.g. B. Araldit glue or Silekoneklcber.

Gegebenenfalls kann man auch auf die isolierende Zwischenschicht 4 vorrichten. Dies ist ohne weiteres möglich, v/onn zwischen der. Kaltleiter 1 und den zu steuernden temperaturabhüngigen 'widerstand 5 eine metallische Zwischenschicht 6 angeordnet ui:d als Mittelelektrcde betrieben wird, die ccn beiden beteiligten Stromkreisen geneinsam angehört. SineIf necessary, you can also use the insulating intermediate layer 4 set up. This is easily possible, v / onn between the. PTC thermistor 1 and the temperature-dependent one to be controlled 'resistor 5 a metallic intermediate layer 6 is arranged ui: d is operated as a center electrode, the ccn belongs to both circuits involved. Sine

009816/1U2 --009816 / 1U2 -

•Ai ORIGINAL• Ai ORIGINAL

solche Anordnung ist in Figur 2 dargestellt. V/ie Figur 2 ferner zeigt, besteht der steuernde Kaltleiter 1 aus einer größeren Scheibe als der zu steuernde temperaturabhängige Widerstand 5. Diese Maßnahme kann zur Stouerempfindliclrkeit der Anordnung beitragen. Es ist aber vor allem auch im Interesse der leichteren Kontaktierung der metallischen I.Iittolschicht 8 von Vorteil. Die Beschaffenheit und Bemessung der Heiß- und Kaltleiter an sich kann nach bekannten Gesichtspunkten ausgewählt v/erden. Als Hcißleiternatcrialien.kommen vor allem gesinterte Körper aus Schwermetallosydgeraischen, z. B. aus Manganoxyd, Kobaltoxyd, Chromoxyd, Bleioxyd, Zinnoxyd, Vanadiurnoxyd, Kickeloxyd, Titanoxyd, für Kaltleiter dotierte Titanate odor Zirkonate der Metalle der II. Hauptgruppe des periodischen Systems, insbesondere des Bariums oder des Strontiums in Betracht. Geeignete Dotierungsstoffe hierfür sind z. B. Blei oder Zinn.such an arrangement is shown in FIG. V / ie Figure 2 also shows that the controlling PTC thermistor 1 consists of a larger disk than the temperature-dependent one to be controlled Resistance 5. This measure can contribute to the interference sensitivity of the arrangement. But it is before especially in the interest of easier contacting of the metallic I.Iittol layer 8 of advantage. The texture and dimensioning of the hot and cold conductors per se can be selected according to known criteria. as Mainly sintered bodies are used from Schwermetallosydgeraischen, z. B. from manganese oxide, cobalt oxide, chromium oxide, lead oxide, tin oxide, vanadium oxide, Kickel oxide, titanium oxide, for PTC-doped titanates odor zirconates of metals of the II main group of the periodic System, especially barium or strontium into consideration. Suitable dopants for this are z. B. lead or tin.

Es empfiehlt sich, die Montage des Verbundelementes gemäß der Erfindung unter Beachtung einer guten Wärmeisolation vorzunehmen. Beispielsweise können die Scheiben an dünnen Drühten aufgehängt sein. Diese-Drähte können zugleich Zuleitungen zu den Elektroden des Systems sein. Die Anordnung der Zuleitung bzw. Haltedrähte wird dann zweckmäßig so getroffen, daß das Verbundelement zwischen ihnen aufgespannt ist und eine möglichst große mechanische Stabilität trotz der Anwendung dünner Haltedrähte gewährleistet ist.It is advisable to assemble the composite element according to the invention, taking into account good thermal insulation to undertake. For example, the disks can be suspended from thin wires. These wires can also be supply lines to be the electrodes of the system. The arrangement of the supply line or retaining wires is then expediently so met that the composite element spanned between them and the greatest possible mechanical stability is guaranteed despite the use of thin retaining wires is.

Ein Beispiel für die Montage ist in Figur 4 gezeigt. Vier-Zuleitungsdrähte 1o, 11, 12 und 13 spannen das Bauelement zwischen den - gleichzeitig als weitere elektrische Zuführungen dienenden - Haltestäben 14, 1.5 > 16, 17 auf, die durch den Sockel 18 eines Gehäuses isoliert hindurchgeführt sind. Gegebenenfalls genügt auch eine Schutzhülle auc isolierendem Kunststoff oder eine Lackierung.An example of the assembly is shown in FIG. Four lead wires 1o, 11, 12 and 13 clamp the component between the - at the same time as further electrical leads serving - holding rods 14, 1.5> 16, 17, which passed through the base 18 of a housing in an insulated manner are. If necessary, a protective cover made of insulating plastic or a coating is sufficient.

009816/1U2009816 / 1U2

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Claims

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1. Semiconductor arrangement with at least two temperature-dependent Semiconductor v / iderotands without pn junction, characterized in that the two temperature-dependent Semiconductor resistors - preferably with the interposition of a heat-permeable insulating layer a composite body are combined and at least one of these temperature-dependent resistors electrical PTC thermistor.

2. Semiconductor arrangement according to claim 1, characterized in that the two forming the composite torque Resistors (1, 5) via a metallic, as. intermediate layer (8) serving common connection electrode are connected to each other.

3. Semiconductor arrangement according to claim 1i or 2, characterized characterized in that the two temperature-dependent resistors (1 and 5) are of different dimensions and the smaller temperature-dependent resistor (5) to be controlled on the one having the larger dimension, the arrangement controlling PTC thermistor (1) is attached.

4. Semiconductor arrangement according to one of claims 1 to, characterized in that the two resistance bodies (1.5) separating insulating layer made of one of the substances mica, aluminum oxide ceramic, beryllium or Magnesium oxide consists.

5. Semiconductor arrangement according to one of claims 1 to 4> characterized in that the resistance body (1,4) are united with one another and / or with the adjacent intermediate layers by sintering.

009011/1141 - 6 -009011/1141 - 6 -

6. Semiconductor arrangement according to one of claims 1 to 5> characterized in that the insulating layer is made from a fluorine-containing plastic, in particular from polytetrafluoroethylene, consists.

7. Semiconductor arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the resistance bodies with one another and / or with the adjacent intermediate layers are connected by gluing.

8. Semiconductor arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the resistance body in a sheath, e.g. B. a housing, between fine, in particular serving as electrical connections Wires is stretched.

9. Semiconductor arrangement according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the composite element is protected with a coating of heat-resistant lacquer.

009816/1U2009816 / 1U2