DE2242767B2

DE2242767B2 - Component with PTC thermistor

Info

Publication number: DE2242767B2
Application number: DE19722242767
Authority: DE
Inventors: Otto Dr.Phil. 8013 Haar Macek; Harald 8000 Muenchen Probst
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-08-31
Filing date: 1972-08-31
Publication date: 1975-09-04
Also published as: DE2242767A1

Description

Die Erfindung betrifft ein temperaturstabilisiertes elektronisches Bauteil nach dem Oberbegriff des Ansptuii 51.The invention relates to a temperature-stabilized electronic component according to the preamble of Ansptuii 51.

Kaltleiter sind Stoffe, welche elektrische Ströme bei niedriger Temperatur gut leiten und bei höherer Temperatur schlechter leiten. Bestimmte Kaltleiter gehen bei einer ziemlich genau bestimmbaren Grenztemperatur von einem niederohmigen Zustand in einen hochoh- &5 migen Zustand über. Im Übergangsbereich kann die Temperatur-Widerstand-Kennlinie außerordentlich steil sein, vgl. zum Beispiel Electronics, 22.12.69, 143PTC thermistors are materials that conduct electrical currents well at low temperatures and less conductors at higher temperatures. Certain PTC thermistors go at a fairly precisely determinable limit temperature from a low-resistance state to a high-resistance & 5 moderate condition about. In the transition area, the temperature-resistance curve can be extraordinary be steep, see for example Electronics, 12/22/69, 143 767767

und 144. In diesem Bereich der Kennlinie ist also die Widerstandsänderung pro Temperatureinheit außerordentlich groß.and 144. In this area of the characteristic curve is the The change in resistance per unit of temperature is extraordinarily large.

In der DT-AS12 43 276 ist ein elektronisches Bauteil nämlich ein Selengleichrichter, mit einem Kaltleiter als Temperaturfühler bekanntgeworden. Die Selenschicht ist mit einer Schicht aus einem Kaltleiter bedeckt, um örtliche, übermäßige Erwärmungen einzelner Punkte der flächenförmigen, durch Fertigungsschwierigkeiten inhomogenen Sperrschicht zu vermeiden. Hier wirkt der Kaltleiter als Strombegrenzer an dem betreffenden Punkt der Sperrschicht, indem der Strom durch den betreffenden Punkt mit Hilfe des in Reihe geschalteten Kaltleiters begrenzt wird. Dieser Selengleichrichter kann sich also durch den hindurchfließenden Strom im Betrieb nicht über eme durch den Kaltleiter festgelegte Temperatur erwärmen. Der Selengleichrichter kann jedoch im Betrieb beliebige Temperaturen unterhalb dieser kritischen Betriebstemperatur annehmen. Dieser Selengleichrichter weist also nur eine Temperaturbegrenzung, aber keine durch eine geregelte Heizung erreichte, echte Temperaturstabilisierung auf, durch welche das Bauteil im Betrieb nur eine ganz bestimmte Betriebstemperatur aufweist.In the DT-AS12 43 276 there is an electronic component namely a selenium rectifier, with a PTC thermistor as Temperature sensor became known. The selenium layer is covered with a layer of a PTC thermistor Local, excessive heating of individual points of the planar, due to manufacturing difficulties Avoid inhomogeneous barrier layer. Here the PTC thermistor acts as a current limiter on the relevant one Point the junction by directing the current through the point in question with the help of the series-connected PTC thermistor is limited. This selenium rectifier can so by the current flowing through it in the Do not heat operation above a temperature set by the PTC thermistor. The selenium rectifier can, however, assume any temperature below this critical operating temperature during operation. This Selenium rectifiers therefore only have a temperature limitation, but not a real temperature stabilization achieved by a regulated heating, which means that the component only has a very specific temperature during operation Has operating temperature.

In der DT-AS 11 55 489 ist ein elektronisches Bauteil angegeben, in welchem ein Kaltleiter als Temperaturfühler und Strombegrenzer in der Emitterzuleitung eines Transistors liegt. Auch hier liegt der Kaltleiter in Reihe mit dem Transistor, wodurch der Kaltleiter von dem durch den Transistor fließenden Strom aufgeheizt wird. Außerdem wird der Kaltleiter von der Umgebungstemperatur und von der Verlustwärme des Transistors beeinflußt. Das Bauteil weist gemäß Spalte 3, Zeile 18 bis 26. eine Kapsel auf. in welcher der Transistor und der Kaltleiter angebracht sind, wobei zwischen beiden ein Wärmekontakt vorgesehen ist. Der Kaltleiter dient hier nicht nur zur Kompensation von Tempe raturänderungen der Umgebung, sondern auch zum Schutz des Transistors gegen Überlastungen, indem bei zu hohen Temperaturen die durch den Kaltleiter hervorgerufene Gegenkopplung so stark wird, daß der durch den Transistor fließende Strom unterhalb eines kritischen Wertes begrenzt wird. Eine echte Temperaturstabilisierung des Bauteiles, bei der das Bauteil unabhängig von der Umgebungstemperatur und unabhängig von der Größe der im Transistor erzeugten Verlustwärme auf einem bestimmten Wert während des Betriebs konstant gehalten wird, ist hier ebenfalls nicht vorgesehen, sondern nur eine Ten.peraturbegrenzung, indem dieses Bauteil auch für den Betrieb bei niedrigen Temperaturen vorgesehen ist.In the DT-AS 11 55 489 there is an electronic component specified, in which a PTC thermistor as a temperature sensor and current limiter in the emitter lead of a transistor. Here, too, the PTC thermistor is in series with the transistor, which means that the PTC thermistor of is heated by the current flowing through the transistor. In addition, the PTC thermistor is influenced by the ambient temperature and the heat loss from the transistor. According to column 3, the component has Row 18 through 26. a capsule on. in which the transistor and the PTC thermistor are mounted, with between both a thermal contact is provided. The PTC thermistor is not only used to compensate for temperature temperature changes of the environment, but also to protect the transistor against overloads by at too high temperatures the negative feedback caused by the PTC thermistor is so strong that the current flowing through the transistor is limited below a critical value. A real temperature stabilization of the component, in which the component is independent of the ambient temperature and independently is kept constant at a certain value during operation by the size of the heat loss generated in the transistor, is also not here provided, but only a temperature limitation by making this component also for operation at low Temperatures is provided.

In Siemens, Bauteile-Informationen 8 (1970), S. 157 bis 159, ist eine Kapse¹ aulweisendes, durch eine geregelte Heizung tempei aturstabilisiertes. elektronisches Bauteil mit einem Kaltleiter als Temperaturfühler angegeben. Der Kaltleiter dient hier zur temperaturunabhängigen Steuerung des Basisstromes seines Leistungstransistors, wobei der Leistungstransistor hier als Heizkörper wirkt, indem seine Verlustwärme zur Temperaturstabilisierung eines Schwingquarzes ausgenutzt wird. Der Leistungstransistor wird hier also im Betrieb auf eine ganz bestimmte Temperatur aufgeheizt, also durch eine geregelte Heizung laufend temperaturstabilisiert.In Siemens, Components Information 8 (1970), pp. 157 to 159, a ^{capsule 1 is} aulweisendes, temperature-stabilized by a regulated heating. Electronic component specified with a PTC thermistor as a temperature sensor. The PTC thermistor is used here for temperature-independent control of the base current of its power transistor, with the power transistor acting as a heating element in that its heat loss is used to stabilize the temperature of a quartz crystal. The power transistor is heated to a very specific temperature during operation, i.e. continuously temperature-stabilized by a regulated heating system.

In Siemens-Bauteile-Informationen 6 (1968), S. 80 bis 83, insbesondere Bild 9, ist die Verwendung eines Kaltleiters als elektrisch fremdbeheizter Heizkörper beschrieben, welcher einen anderen Körper auf eine kon-In Siemens component information 6 (1968), p. 80 to 83, in particular Figure 9, describes the use of a PTC thermistor as an electrically externally heated heating element, which connects another body to a

$tante Temperatur aufheizen solL Im gewissen Sinne wirkt hier dieser Kaltleiter gleichzeitig als Temperaturfühler, indem in ihm abzugebende Wärme erzeugt wird, falls er durch die Umgebung abgekühlt wird, so daß er sozusagen als Temperaturfühler im Hinblick auf die Umgebungstemperatur wirkt.Heat up the constant temperature In a certain sense, this PTC thermistor also acts as a temperature sensor, by generating heat to be given off in it, if it is cooled by the environment, so that it Acts as a temperature sensor, so to speak, with regard to the ambient temperature.

In der DT-PS 12 00 423 sind elektrisch fremdbeheizte Heizkörper bildende Thermistoren, also heißleiter, beschrieben, welche einen sehr gut leitenden Wärmekontakt zwischen ihren Hei/widerständ „i und dem fremdbeheizten Heißleiter aufweisen. Der Heißleiter bildet hier also offenbar einen Temperaturfühler, welcher angenähert auf die Temperatur eines Heizviderstandes aufgeheizt wird.In the DT-PS 12 00 423 are electrically externally heated Thermistors forming radiators, i.e. hot conductors, described, which have a very good conductive thermal contact between their heat resistance and the externally heated one Have thermistors. The thermistor thus apparently forms a temperature sensor, which approximates the temperature of a heating resistor is heated.

In IBM Technical Disclosure Bulletin 14 (Juni 1971). Nr. 1. S. 183, ist ein elektrisch fremdbeheizter, temperaturstabilisierter Heizkörper (3) gezeigt, bei dem die Temperaturstabil sierung durch eine geregelte Heizung unter Verwendung eines Temperaturfühlers (5) erfolgt. Der elektrisch fremdbeheizte Heizkörper (3) und der Temperaturfühler (5) stehen in sehr gut leitendem Wärmekontakt In IBM Technical Disclosure Bulletin 14 (June 1971). No. 1. P. 183, an electrically externally heated, temperature-stabilized radiator (3) is shown, in which the temperature stabilization is carried out by a regulated heater using a temperature sensor (5). The electrically externally heated radiator (3) and the temperature sensor (5) are in very good conductive thermal contact

Der Erfindung iiegt die Aufgabe zugrunde, einen Halbleiterkörper durch eine geregelte Heizung in der Weise temperaturzustabilisieren, daß sowohl die Einflüsse der Umgebungstemperatur als auch die Einflüsse unterschiedlicher Belastung des in weiten Bereichen beliebig belastbaren Halbleiterkörpers kompensiert werden.The invention is based on the object of a The temperature of the semiconductor body can be stabilized by a regulated heater in such a way that both the influences the ambient temperature as well as the influences of different loads in wide areas any loadable semiconductor body can be compensated.

Die Erfindung geht dabei aus von einem temperaturstabilisierten elektronischen Bauteil, das einen Halbleiterkörper und einen Kaltleiter im Innern einer Kapsel aufweist und bei dem die Temperaturstabilisierung durch eine geregelte Heizung unter Verwendung des Kaltleiters als Temperaturfühler erfolgt. Das erfindungsgemäße Bauteil ist dadurch gekennzeichnet, daß der gleichzeitig einen Temperaturfühler und einen elektrisch fremdbeheizten Heizkörper bildende Kaltleiter einen sehr gut leitenden Wärmekontakt mit dem auf eine konstante Betriebstemperatur aufzuheizenden, in der Kapsel untergebrachten Halbleiterkörper aufweist The invention is based on a temperature-stabilized electronic component that has a semiconductor body and a PTC thermistor inside a capsule and in which the temperature stabilization is carried out by a regulated heating using the PTC thermistor as a temperature sensor. The inventive Component is characterized in that the simultaneously a temperature sensor and a electrically externally heated radiators forming PTC thermistors a very good conductive thermal contact with the has to be heated to a constant operating temperature, accommodated in the capsule semiconductor body

Dabei soll der Kaltleiterkörper nicht einfach in Reihe mit einem elektrischen Anschluß des Halbleiterkörpers geschaltet werden, um eine allein durch die Serien- 4s schaltung des Kaltleiters bedingte Strombelastung des Palbleiterkörpers von vornherein zu vermeiden. Zusätzlich soll die Regelung der Heizung weitgehend unabhängig von der Betriebsspannung, die lie Heizung aufweist, sein.The PTC thermistor body should not simply be in series with an electrical connection of the semiconductor body switched to one alone by the serial 4s circuit of the PTC thermistor to avoid current loading of the conductor body from the outset. Additionally the regulation of the heating should be largely independent of the operating voltage, the lie heating has to be.

Die Erfindung wird an Hand der F i g. I und 2 näher beschrieben, welche Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen, sowie an Hand von F i g. 3. die die Belastbarkeit des Halbleiterkörpers veranschaulicht.The invention is illustrated with reference to FIGS. I and 2 described in more detail which embodiments of the invention represent, as well as on the basis of F i g. 3. which illustrates the resilience of the semiconductor body.

In F i g. 1 ist die Kapsel 1 gezeigt, innerhalb der der Halbleiterkörper 6 angebracht ist. Der Halbleiterkörper 6 weist eine elektrisch isolierende, jedoch die Wärme sehr gut leitende Wärmekontaktscheibe 5 auf, z. B. Berylliumoxidplättchen, über welche der Halbleiterkörper 6 mit dem Kaltleiter 4 verbunden ist. Der Kaltleiter 4 wird über seine Anschlüsse 2 auf eine konstante Betriebstemperatur aufgeheizt, und zwar auf eine Temperatur, bei der sich der Widerstand des Kaltleiters abhängig von der Temperatur stark ändert. Die Temperaturstabilisierung ist besonders gut, wenn ein Kaltleiter verwendet wird, dessen Widerstand sich bei dieser bestimmten Temperatur möglichst sprungartig ändert. Über die gut leitende Wärmekontaktscheibe 5 wird der über die Anschlüsse 12 belastete Halbleiterkörper 6 nahezu die gleiche Temperatur wie der elektrisch über die Anschlüsse 2 fremdbeheizte Kaltleiter aufweisen.In Fig. 1, the capsule 1 is shown, within which the Semiconductor body 6 is attached. The semiconductor body 6 has an electrically insulating, but the heat very good conductive thermal contact disk 5, z. B. Beryllium oxide flakes, over which the semiconductor body 6 is connected to the PTC thermistor 4. The PTC thermistor 4 is maintained at a constant operating temperature via its connections 2 heated to a temperature at which the resistance of the PTC thermistor depends changes sharply on temperature. The temperature stabilization is particularly good when a PTC thermistor is used, the resistance of which changes as abruptly as possible at this specific temperature. The semiconductor body 6, which is loaded via the connections 12, is almost over the highly conductive thermal contact disk 5 have the same temperature as the PTC thermistor, which is electrically heated externally via the connections 2.

Die Kapsel 1 trägt dazu bei. die Einflüsse der Temperatur der Umgebung {also außerhalb der Kapsel 1) auf die Eigenschaften des Halbleiterkörpers 6 weiter zu verringern, insbesondere indem der Raum zwischen der Kapsel 1 einerseits und dem Halbleiterkörper 6 und dem Kaltleiter 4 andererseits auf eine weitgehend konstante Temperatur aufgeheizt wird und der Einfluß von Luftströmungen außerhalb der Kapsel 1 auf die Temperatur des Halbleiterkörpers 6 verringert wird.The capsule 1 contributes to this. the influences of the temperature of the environment (i.e. outside the capsule 1) to further reduce the properties of the semiconductor body 6, in particular by reducing the space between the Capsule 1 on the one hand and the semiconductor body 6 and the PTC thermistor 4 on the other hand to a largely constant Temperature is heated and the influence of air currents outside the capsule 1 on the temperature of the semiconductor body 6 is reduced.

Das in F i g. 1 gezeigte Bauteil wild also durch den Kaltleiter 4 im strengen Sinne des Wortes temperaturstabilisiert und nicht hinsichtlich der Temperatur nur begrenzt, da seine wesentlichen Bestandteile, insbesondere der Halbleiterkörper 6, auf eine bestimmte Betriebstemperatur mit Hilfe einer geregelten Heizung aufgeheizt werden. Die geregelte Heizung wird durch den fremdbeheizten Kaltleiter gebildet, welcher nicht nur als Heizkörper, sondern gleichzeitig als Temperaturfühler hinsichtlich der Temperatur des Halbleiterkörpers 6 wirkt. Die Regelung des durch den Heizkörper 4 fließenden Stromes zur Aufheizung auf die Betriebstemperatur erfolgt hier selbsttätig und weitgehend unabhängig von der an die Klemmen 2 angeschlossenen Betriebsspannung. Der Kaltleiter 4 hält dann nicht nur. wie beschrieben, seine Betriebstemperatur weitgehend unabhängig von der Temperatur der Umgebung der Kapsel 1 und von der den Kaltleiter 4 heizenden Betriebsspannung ein, sondern darüber hinaus weitgehend unabhängig von der Belastung des Halbleiterkörpers 6 und damit von dessen Verlust Wärmeentwicklung. Wenn nämlich der Halbleiterkörper 6 eine große, eigene Verlustwärme entwickelt, dann erzeugt der Kaltleiter 4 — wegen der gut leitenden Wärmekontaktscheibe S zwischen dem Kaltleiter 4 und dem Halbleiterkörper 6 — wenig Wärme. Im Endeffekt bleibt also die Betriebstemperatur des Halbleiterkörpers 6 in einem weiten Belastungsbereich praktisch unabhängig von seiner jeweiligen elektrischen Belastung, vgl. den Bereich unterhalb der Belastung Bi des Halbleiterkörpers 6 in F i g. 3, der dem praktisch ausnutzbaren Betriebsbereich entspricht.The in Fig. 1 component shown wildly so temperature-stabilized by the PTC thermistor 4 in the strict sense of the word and not only limited in terms of temperature, since its essential components, in particular the semiconductor body 6, are heated to a certain operating temperature with the help of a regulated heater. The regulated heating is formed by the externally heated PTC thermistor, which not only acts as a heating element but at the same time as a temperature sensor with regard to the temperature of the semiconductor body 6. The regulation of the current flowing through the heating element 4 for heating to the operating temperature takes place here automatically and largely independently of the operating voltage connected to the terminals 2. The PTC thermistor 4 then not only holds. As described, its operating temperature largely independent of the temperature of the surroundings of the capsule 1 and of the operating voltage heating the PTC thermistor 4, but also largely independent of the load on the semiconductor body 6 and thus of its loss of heat generation. If, namely, the semiconductor body 6 develops a large amount of heat of its own, the PTC thermistor 4 generates little heat because of the highly conductive thermal contact disk S between the PTC thermistor 4 and the semiconductor body 6. In the end, the operating temperature of the semiconductor body 6 remains practically independent of its respective electrical load in a wide load range, see the area below the load Bi of the semiconductor body 6 in FIG. 3, which corresponds to the practically usable operating range.

Dadurch, daß sowohl der Halbleiterkörper 6 als auch der Kaltleiter 4 im Innern der Kapsel 1 angebracht sind, wird eine bessere Unterdrückung des Einflusses der Temperatur der Umgebung der Kapsel erreicht, als bei Anbringung des Kaltleiters 4 außerhalb der Kapsel.In that both the semiconductor body 6 and the PTC thermistor 4 are mounted in the interior of the capsule 1 a better suppression of the influence of the temperature of the environment of the capsule is achieved than when attaching the PTC thermistor 4 outside the capsule.

Die Kapsel kann auch aus einem Wärmeisolator bestehen, welcher, ohne Zwischenraum zwischen einerseits der Kapsel 1 und andererseits den Körpern 4 und 6, unmittelbar den Halbleiterkörper 6 bedeckt. Der Halbleiterkörper 6 kann auch zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit der Wärmekontaktscheibe 5 in einem Hohlraum im Innern des Kaltleiters 4 oder in einer Mulde oder Rille in der Oberfläche des Kaltleiters 4 angebracht sein.The capsule can also consist of a heat insulator, which, with no space between on the one hand the capsule 1 and on the other hand the bodies 4 and 6, directly covers the semiconductor body 6. The semiconductor body 6 can also improve the Thermal conductivity of the thermal contact disk 5 in a cavity in the interior of the PTC thermistor 4 or in a trough or groove in the surface of the PTC thermistor 4.

Wenn der Halbleiterkörper 6 eine Zenerdiode ist. so können vom Bauteil praktisch konstante, temperaturunabhängige und weitgehend belastungsunabhängige Zener Gleichspannungen an den Klemmen 12 erzeugt werden. Dies ist besonders bei Zenerdioden, deren Nennspannung groß ist, vorteilhaft, da solche Zenerdioden häufig relativ stark temperaturabhängige Zenerspannungen aufweisen, s. zum Beispiel Siemens Datenbuch J/1971/72. S. 401 bis 403.When the semiconductor body 6 is a Zener diode. In this way, practically constant, temperature-independent and largely load-independent Zener DC voltages can be generated at terminals 12 by the component. This is particularly advantageous in the case of Zener diodes whose nominal voltage is high, since such Zener diodes often have relatively strongly temperature-dependent Zener voltages, see, for example, Siemens data book J / 1971/72. Pp. 401 to 403.

Dadurch, daß auch die Halterung 3 zwischen derThe fact that the holder 3 between the

Kapsel 1 und dem Kaltleiter 4 bzw. der Halbleiterkörper 6 einen gut leitenden Wärmekontakt darstellt, wird die Kapsel 1 im Betrieb nahezu auf die Betriebstemperatur des Kaltleiters 4 aufgeheizt, so daß die Temperatur der Umgebung der Kapsel 1 auf das Innere der Kapsel 1, insbesondere auf den Halbleiterkörper 6, dann nur noch einen besonders geringen Einfluß hat. Es ist aber günstig, die Wärmekontaktscheibe 5 noch besser wärmeleitend als die Halterung 3 zu machen, damit die Halbleiterkörpertemperatur weitgehend unabhängig von der Kapseltemperatur ist.Capsule 1 and the PTC thermistor 4 or the semiconductor body 6 represents a highly conductive thermal contact, is the capsule 1 is heated almost to the operating temperature of the PTC thermistor 4 during operation, so that the temperature the surroundings of the capsule 1 on the inside of the capsule 1, in particular on the semiconductor body 6, then only has a particularly minor influence. However, it is advantageous to make the thermal contact disk 5 even better to make heat conductive than the holder 3, so that the semiconductor body temperature is largely independent on the capsule temperature.

Dadurch, daß die Kaltleiter-Betriebstemperatur weit oberhalb, z. B. 30^cC oberhalb der Maximaltemperatur der Umgebung der Kapsel 1 liegt, ist eine unerwünschte Übertemperatur des Halbleiterkörpers 6 durch Warmestau infolge mangelnder Ableitung der Wärme an die Umgebung vermeidbar. Besonders vorteilhaft ist in diesem Falle, die Kapsel 1 nicht völlig gegen die Umgebung zu isolieren, sondern von Haus aus einen mäßig leitenden Wärmekontakt zwischen der Kapsel 1 und der Umgebung vorzusehen. Ähnliches wird dadurch erreicht, daß die Kapsel 1 über einen sehr gut leitenden Wärmekontakt mit der Umgebung verbunden wird, wenn gleichzeitig die in F i g. 1 gezeigte Halterung 3 einen mäßig leitenden Wärmekontakt darstellt. Die Kapsel 1 verhindert dann die Einflüsse der Umgebungstemperatur, vor allem in der Hinsicht, daß Luftbewegungen außerhalb der Kapsel 1 keinen stärkeren Einfluß auf die Betriebstemperatur des Halbleiterkörpers 6 haben.The fact that the PTC thermistor operating temperature well above, z. B. 30 ^c C above the maximum temperature of the environment of the capsule 1, an undesirable excess temperature of the semiconductor body 6 due to heat build-up due to insufficient dissipation of heat to the environment can be avoided. In this case, it is particularly advantageous not to completely isolate the capsule 1 from the environment, but instead to provide a moderately conductive thermal contact between the capsule 1 and the environment. Something similar is achieved in that the capsule 1 is connected to the environment via a very good conductive thermal contact, if at the same time the in FIG. Bracket 3 shown in FIG. 1 represents a moderately conductive thermal contact. The capsule 1 then prevents the influences of the ambient temperature, above all in the respect that air movements outside the capsule 1 have no greater influence on the operating temperature of the semiconductor body 6.

Die Wärmeerzeugung innerhalb des Halbleiterkörpers 6 bei unzulässig starker elektrischer Belastung könnte zur Zerstörung bzw. zu einer unerwünschten Umwandlung der Eigenschaften des Halbleiterkörpers 6 führen. Solche Zerstörungen bzw. Eigenschaftsum-Wandlungen bei an sich unzulässig hoher Belastung können weitgehend dadurch vermieden werden, daß die Kaltleiter-Betriebstemperatur weit unterhalb der höchsten zulässigen Halbleiterkörpertemperatur gelegt wird. Man kann z. B. die Betriebstemperatur des Kaltleiters 4 etwa 50⁰C unterhalb jener Temperatur wählen, bei der der Halbleiterkörper 6 zerstört oder dessen Eigenschaften umgewandelt werden. Selbst bei unzulässig starker Belastung des Halbleiterkörpers 6, nämlich bei Belastungen zwischen den in F i g. 3 gezeigten Werten Bi und Bl besitzt der Halbleiterkörper immer noch die gewünschten Halbleitereigenschaften, die zwar nicht mehr temperaturstabilisiert, die aber ähnlich denen innerhalb des an sich zulässigen Belastungsbereiches unterhalb von Sl vorgesehenen Eigenschaften sind.The generation of heat within the semiconductor body 6 in the event of an impermissibly high electrical load could lead to the destruction or an undesired conversion of the properties of the semiconductor body 6. Such destruction or property conversions in the event of an inherently inadmissibly high load can largely be avoided by placing the PTC thermistor operating temperature well below the highest permissible semiconductor body temperature. You can z. B. select the operating temperature of the PTC thermistor 4 about 50 ⁰ C below the temperature at which the semiconductor body 6 is destroyed or its properties are converted. Even if the semiconductor body 6 is subjected to an inadmissibly high load, namely if the load is between the periods shown in FIG. 3 shown values Bi and Bl has the semiconductor body still has the desired semiconductor properties, while not more temperature-stabilized, but which are similar to those within the permissible load range below se provided by Sl properties.

Wenn die Wärmekontaktscheibe 5 sehr gut wärmeleitend gemacht wird und zusätzlich die für den Kaltleiter 4 bei unbelastetem Halbleiterkörper 6 aufzubringende Heizleistung größer als die maximal für den Halbleiterkörper zulässige Verlustleitung gemacht wird, dann kann auch die Betriebstemperatur des KaItleiters 4* sehr nahe unterhalb der Zerstörungs- bzw. Umwandhmgstemperatur des Halbleiterkörper 6 gewählt werden. Bei maximaler Belastung des Halbleiterkörpers 6 geht dann nämlich entsprechend die für den Kaltleiter aufzubringende Heizleistung zurück, ohne daß sich die Temperatur des Halbleiterkörpers 6 wesentlich erhöht. Bei dieser Weiterbildung ist also der in F i g. 3 gezeigte Abschnitt Bi-Bi sehr schmal oder ganz verschwunden.If the thermal contact disk 5 is made to conduct heat very well and, in addition, the heating power to be applied for the PTC thermistor 4 when the semiconductor body 6 is unloaded is made greater than the maximum permissible loss conduction for the semiconductor body, then the operating temperature of the conductor 4 * can also be very close to below the destruction or The conversion temperature of the semiconductor body 6 can be selected. When the semiconductor body 6 is under maximum load, the heating power to be applied for the PTC thermistor then decreases accordingly without the temperature of the semiconductor body 6 increasing significantly. In this further development, the one shown in FIG. 3 section shown Bi-Bi very narrow or completely disappeared.

Man kann die Kapsel 1 innerhalb eines Behälters 10 anbringen (vgl. F i g. 2), und diesen Behälter 10 durch einen weiteren Heizkörper 8 für sich temperaturstabilisierer. Der Heizkörper 8 wird also bei dem in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel über Anschlüsse 9 mit elektrischer Energie versorgt, so daß er den Behälter 10 auf eine bestimmte Temperatur stabilisiert, welche unterhalb der Betriebstemperatur des Kaltleiters 4 ist, wodurch ein Wärmefluß vom Kaltleiter 4 über die Kapsel 1 und über den Behälter 10 zur noch kühleren Umgebung des Behälters 10 entsteht. Es erweist sich dabei als besonders günstig, einen schlecht leitenden Wärmekontakt 7 zwischen der Kapsel 1 und dem Behälter 10 (vgl. (F i g. 2) und einen gut leitenden Wärmekontakt 5 zwischen der Kapsel 1 und dem Kaltleiter 4, (vgl. F i g. 1), vorzusehen. Auf diese Weise ist der Halbleiterkörper 6 in zwei ineinandergeschachtelten, temperaturstabilisierten Kammern 10 und 1 untergebracht, so daß die Einflüsse der Umgebungstemperatur hier besonders stark vermieden sind. Soweit ein Hohlraum 11 — abgesehen von dem ? B. durch eine Halterung gebildeten Wärmekontakt 7 — zwischen der Kapsel 1 und dem Behälter 10 vorgesehen ist, kann dieser auch mit einem schlecht wärmeleitenden Material gefüllt sein.The capsule 1 can be attached within a container 10 (see FIG. 2), and this container 10 through another heater 8 for itself temperature stabilizer. The radiator 8 is therefore in the case of the FIG. 2 embodiment shown via connections 9 with electrical energy supplied so that it stabilizes the container 10 at a certain temperature, which is below the operating temperature of the PTC thermistor 4, whereby a heat flow from the PTC thermistor 4 via the capsule 1 and via the container 10 to the even cooler environment of the container 10. It turns out thereby a poorly conductive thermal contact 7 between the capsule 1 and the container 10 is particularly favorable (cf. (Fig. 2) and a highly conductive thermal contact 5 between the capsule 1 and the PTC thermistor 4, (cf. F i g. 1) to be provided. In this way, the semiconductor body 6 is in two nested, temperature-stabilized Chambers 10 and 1 housed, so that the influences of the ambient temperature here particularly are strongly avoided. So much for a cavity 11 - apart from that? B. formed by a bracket Thermal contact 7 - is provided between the capsule 1 and the container 10, this can also be with a be filled with poorly thermally conductive material.

Die Kapsel 1 und/oder der Behälter 10 brauchen dabei nicht unbedingt völlig aus thermisch gut leitendem Material bestehen. Es genügt häufig, wenn eine Oberfläche, insbesondere die Innenoberfläche der Kapsel bzw. des Behälters, aus solchem thermisch gut leitendem Material besteht und die andere Oberfläche, insbesondere die Außenoberfläche, aus thermisch schlechter leitendem Material besteht.The capsule 1 and / or the container 10 do not necessarily need to be made entirely of thermally highly conductive materials Material. It is often sufficient if one surface, in particular the inner surface of the capsule or the container, consists of such a thermally highly conductive material and the other surface, in particular the outer surface, consists of thermally poorly conductive material.

Eine besonders gute Kompensation der Einflüsse der Umgebungstemperatur und der Wärmeerzeugung im Halbleiterkörper 6 kann noch dadurch erreicht werden, daß im Betriebszustand des Bauteils der Arbeitspunkt des Kaltleiters 4 in jenem Bereich der Temperatur-Widerstand-Kennlinie liegt, in welchem die Widerstandsänderung pro Temperatureinheit bei diesem Kaltleiter 4 am größten ist. Es ist also günstig, einen solchen Kaltleiter 4 vorzusehen, der im Vergleich zu anderen Kaltleitern bzw. Arbeitspunkten eine besonders starke Widerstandsänderung pro Temperatureinheit in diesem Bereich aufweist Bei einem solchen Bau teil ändert sich übrigens die Betriebstemperatur de; Kaltleiters im allgemeinen auch dann nur außerordent lieh gering, wenn die Betriebsspannung zwischen der Anschlüssen 2 des Kaltleiters 4 besonders wenig kon stant ist, weil die in Betracht kommenden Kaltleite rings ton diesen Arbeitspunkt im allgemeinen trotz sch starker Änderung ihres Widerstandes, z.B. ran dei Faktor 2, kaxtm ihre Temperatur ändern.A particularly good compensation for the influences of the ambient temperature and the generation of heat in the Semiconductor body 6 can also be achieved in that, in the operating state of the component, the operating point of the PTC thermistor 4 lies in that area of the temperature-resistance characteristic curve in which the change in resistance per temperature unit with this PTC thermistor 4 is greatest. So it's cheap to have one to provide such PTC thermistors 4, which in comparison to other PTC thermistors or working points is a special one has a strong change in resistance per unit temperature in this area In such a construction by the way, the operating temperature de changes partly; PTC thermistor in general only extraordinary borrowed low when the operating voltage between the Connections 2 of the PTC thermistor 4 is particularly little con stant because the cold lead in question rings ton this working point in general despite a sharp change in its resistance, e.g. ran dei Factor 2, kaxtm change their temperature.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claims: 22

1. Tsmperaturstabilisiertes elektronisches Bauteil, das einen Halbleiterkörper und einen Kaltleiter im Innern einer Kapsel aufweist und bei dem die Temperaturstabilisierung durch eine geregelte Henning unter Verwendung des Kaltleiters als Temperaturfühler erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der gleichzeitig den Temperaturfühler und einen elektrisch fremdbeheizten Heizkörper bildende Kaltleiter (4) einen sehr gut leitenden Wärmekontakt mit dem auf eine konstante Betriebstemperatur aufzuheizenden, in der Kapsel (I) untergebrachten Halbleiterkörper (6) aufweist (F i g. 1).1. Temperature-stabilized electronic component, which has a semiconductor body and a PTC thermistor inside a capsule and in which the temperature is stabilized by a regulated Henning takes place using the PTC thermistor as a temperature sensor, characterized in that that the PTC thermistor (4), which simultaneously forms the temperature sensor and an electrically externally heated heating element, has a very good conductive thermal contact with the semiconductor body (6) housed in the capsule (I) and which is to be heated to a constant operating temperature (FIG. 1).

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (3) zwischen einerseits der Kapsel (1) und andererseits dem Kaltleiter (4) oder dem Halbleiterkörper (6) einen gut leitendem Wärmekontakt darstellt2. Component according to claim 1, characterized in that the holder (3) between on the one hand the Capsule (1) and on the other hand the PTC thermistor (4) or the semiconductor body (6) represents a highly conductive thermal contact

3. Bauteil nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (6) eine Zenerdiode ist3. Component according to claim I or 2, characterized in that the semiconductor body (6) has a Zener diode is

4. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wegen 2s Zerstörung oder Eigenschaftsumwandlung höchste zulässige Halbleiterkörpertemperatur weit oberhalb (50⁰C) der Kaltleiter-Betriebstempcratur ist.4. Component according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum permissible semiconductor body ^{temperature due to 2s destruction or property conversion is well above (50 0} C) the PTC thermistor operating temperature.

5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wegen Zerstörung oder Eigenschaftsumwandlung höchste zulässige Halbleiterkörpertemperatur nur wenig höher (10⁰C) als die Kaltleiter-Betriebstemperatur ist.5. Component according to one of claims 1 to 3, characterized in that the highest permissible semiconductor body ^{temperature due to destruction or property conversion is only slightly higher (10 0} C) than the PTC operating temperature.

6. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltlei- ter-Betriebstemperatur weit oberhalb (30⁰C) der maximalen Umgebungstemperatur ist.6. Component according to one of the preceding claims, characterized in that the PTC thermistor operating temperature is well above (30 ⁰ C) the maximum ambient temperature.

7. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß seine Kapsel (1) in einem durch einen weiteren Heizkörper (8) temperaturstabilisierten Behälter (1OJ. in dem ein mäßig leitende- Wärmekontakt (7) zwischen Behälter (10) und Kapsel (I) vorgesehen ist, angebracht7. Component according to one of the preceding claims, characterized in that its capsule (1) in a container (10J. In the one moderately conductive thermal contact (7) between the container (10) and capsule (I) is attached ist (F ig. 2).is (Fig. 2).

8. Bauteil nach einem der vorhergehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand der Arbeitspunkt des Halbleiters in jenem Bereich der Temperatur-Widerstand-Kennlinie liegt, in welchem die Widerstandsänderung pro Temperatureinheit am größten ist.8. Component according to one of the preceding claims, characterized in that the operating point of the semiconductor in that in the operating state The area of the temperature-resistance characteristic curve lies in which the change in resistance per Temperature unit is greatest.

9. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (1) selbst durch den Kaltleiter (4) gebildet wird.9. Component according to one of the preceding claims, characterized in that the capsule (1) itself is formed by the PTC thermistor (4).