DE2536711C3

DE2536711C3 - Hochspannungsgleichrichter für Hochspannungskaskaden

Info

Publication number: DE2536711C3
Application number: DE19752536711
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl.-Phys. Behn; Udo Dipl.-Ing. 8031 Eichenau Lob; Wolfgang Winkler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-08-18
Filing date: 1975-08-18
Publication date: 1980-02-28
Also published as: IT1066923B; DE2536711A1; FR2321773B3; FR2321773A1; JPS5223621A; GB1502036A; DE2536711B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsgleichrichter für Hochspannungskaskaden mit einer Anzahl in Form eines Stapels angeordneter und elektrisch in Serie geschalteter Halbleiterelemente, und mit diesen elektrisch verbundenen, seitlich vom Stapel abstehenden Anschlußleitern.

Ein solcher Hochspannungsgleichrichter ist beispielsweise in der DE-OS i3 36 082 beschrieben worden. Bei diesem Hochspannungsgleichrichter werden Halbleiterelemente in einem Rohr untergebracht, wobei jeweils zwischen eine Anzahl hintereinandergeschalteter Halbleiterelemente ein Anschlußleiter eingelegt wird. Die Anschlußleiter ragen durch einen Schlitz des Rohres heraus und stehen in einer Richtung von dem durch die Halbleiterelemente gebildeten Stapel ab. Die Anschlußleiter sind über eine gedruckte Schaltung mit zwei zu beiden Seiten des Hochspannungsgleichrichters angeordneten Kondensatoren verbunden, die zusammen mit dem Hochspannungsgleichrichter eine Hochspannungskaskade bilden.

Diese Art der Verbindung erfordert daher einen nicht unerheblichen schaltungstechßischen Aufwand. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungsgleichrichter für Hochspannungskaskaden gemäß der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die Verbindung mit den Kondensatoren einer Hochspannungskaskade einfacher vorgenommen werden kann.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterelemente miteinander und mit den Anschlußleitern stoffschlüssig verbunden sind und daß die Anschlußleiter vom Stapel abwechselnd in entgegengesetzter Richtung abstehen.

In der DE-OS 15 64 800 ist zwar bereits ein Hochspannungsgleichrichter beschrieben worden, dessen Halbleiterelemente miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Über die Anordnung der Anschlußleiter läßt sich dieser Vorveröffentlichung jedoch nichts entnehmen.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der besondere Vorteil des Anmeldungsgegenstandes Hegt darin, daß der Hochspannungsgleichrichter ohne großen Schaltungsaufwand über kurze Leitungen mit den Kondensatoren der Hochspannungskaskade verbindbar ist.

Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den F i g. 1 bis 7 näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und 2 die Ansichten zweier Ausführungsbeispiele,

Fig.3 und 4 die Aufsichten auf Hochspannungsgleichrichter nach den Fig. 1 und 2,

F i g. 5 die Aufsicht auf einen aus Halbleiterslreifen und Blechen bestehenden Stapel, aus dem durch mehrere Schnitte Hochspannungsgleichrichter hergestellt werden,

Fig.6 einen Schnitt durch die Anordnung nach F i g. 5 entlang der Linie VI-VI,

F i g. 7 die Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels.

In Fi g. 1 sind in Reihe geschaltete Halbleiterelement te 1 dargestellt. Zwischen den Halbleiterelementen 1 liegen Lotmetallschichten 2. Halbleiterelemente 1 und Lotmetallschichten 2 sind der Deutlichkeit halber übertrieben dick gezeichnet. In dem aus Halbleiterelementen 1 und Lotmetallschichten 2 bestehenden Stapel sind Anschlußleiter 4 angeordnet, an die später die Kondensatoren angeschlossen werden. Die Anschlußleiter 4 stehen dabei abwechselnd in entgegengesetzter Richtung vom Stapel ab. Die Anschlußleiter können auch durch Metallplättchen 3 und Zuleitungen 5 (F i g. 2) gebildet werden, wobei die Metallplättchen 3 nach Fertigstellung des Stapels durch die Zuleitungen 5 durch Kleben, Löten oder Schweißen kontaktiert werden. Auch hier stehen die aus Metallplättchen 3 und Zuleitungen 5 gebildeten Anschlußleiter abwechselnd in entgegengesetzter Richtung vom Stapel ab. Statt der Metallplättchen 3 können zum Beispiel auch hochdotierte Halbleiterplättchen verwendet werden. Die Anschlußleiter 4 können ajch direkt mit den Halbleiterelementen kontaktiert werden.

6¹· In den Fig.3 und 4 sind den Fig. 1 und 2 entsprechende Aufsichten dargestellt. Die Anordnung der Anschlußleiter richtet sich nach dem verwendeten Kondensator, der ein Mehrfachkondensator mit ver-

schiedenen Anschlüssen sein kann. Die Anschlußleiter bestehen zweckmäßigerweise aus Blech und sind so angeordnet, daß ihr Abstand und ihre Lage mit den Anschlüssen des Mehrfachkondensators übereinstimmen. Damit ist ein einfaches automatisches Verbinden zwischen dem Hochspannungsgleichrichter und dem Mehrfachkondensator mittels kurzer Leiter ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand möglich.

Die Hochspannungsgleichrichter nach den Fig. 1 jnd 2 lassen sich beispielsweise durch Aufeinanderstapeln der Metallplättchen, der Lotmetallschichten und der Halbleiterelemente in einer Vorrichtung und anschließendes Erwärmen auf die Schmelztemperatur der Lotschichten herstellen. Da die von Hochspannungskaskaden zu liefernden Ströme relativ gering sind, haben die Halbleiterelemente aber einen relativ kleinen Querschnitt und sind somit schwer zu handhaben. Es empfiehlt sich daher ein Herstellungsverfahren, welches in Verbindung mit den F i g. 5 und 6 beschrieDen wird.

Zur Herstellung der Hochspannungsgleichrichter wird eine Anzahl von Halbleiterstreifen 6 mit entsprechenden Lotmetallschichten und rechteckförmigen Blechen 7 und 8 zu einem Stapel vereinigt. Dabei überragen die Bleche 7, 8 die Halbleiterstreifen 6 abwechselnd auf der einen und auf der anderen Seite (F i g. 6). Der aus Halbleitereiementen, Blechen und Lotschichten bestehende Stapel wird dann, zum Beispiel in einem Ofen, verlötet und dann entlang der in F i g. 5 dargestellten parallelen, rechtwinklig zur Längsseite der Halbleiterstreifen 6 und der Bleche 7, 8 geführten JO Schnitte 10 in einzelne Säulen zerlegt. Damit läßt sich auf einfache Art und Weise eine Vielzahl von Hochspannungsgleichrichtern mit ihren zur Verbindung mit den Kondensatoren bestimmten Anschlußleitern herstellen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in F i g. 7 dargestellt Bei diesem wird zunächst in bekannter Weise ein Stapel Halbleiterelemente zu einer Säule verbunden. Diese Säule wird auf ein aus Anschlußleitern 9 und einem Hilfssteg 11 bestehendes, zum Beispiel aus Blech ausgestanztes Leitersystem aufgelegt Die Enden der Anschlußleiter 9 haben untereinander gleichen Abstand, so daß zwischen je zwei Anschlußleitern die gleiche Anzahl von Halbleiterelementen liegt Die Säule wird dann mit den Kontaktfahnen 9 mittels leitfähigen Klebers verklebt. Anschließend wird die Säule gekapselt und der Hilfssteg 11 entfernt

Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß die Halbleiterelemente miteinander A'erlötet werden. Sie können auch mittels eines elektrisch leitenden Lacks oder Klebers miteinander verklebt werden. Auch die Metaüplättchen beziehungsweise Bleche können mittels eines elektrisch leitenden Lacks oder Klebers mit den benachbarten Halbleiterelementen verklebt werden.

Für alle Ausführungsbeispiele kann gelten, daß jeder Gleichrichter zum Beispiel 15 Halbleiterelemente von je 250 μίτι Dicke und eine Lotschicht von je 25 um Dicke hat. Bei Hintereinanderschaltung von je 6 Gleichrichtern erhält man 7 Anschlußleiter und zum Beispiel in Spannungsverdreifachern eine Gleichspannung von ca. 25 kV. Nach dem Herstellen der Säule und der Kontakte wird diese in Kunststoff oder Glas gekapselt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochspannungsgleichrichter für Hochspannungskaskaden mit einer Anzahl in Form eines Stapels angeordneter und elektrisch in Serie geschalteter Halbleiterelemente, und mit diesen elektrisch verbundenen, seitlich vom Stapel abstehenden Anschlußleitern, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterelemente (1) miteinander und mit den Anschlußleitern (4, 5, 9) stoffschlüssig verbunden sind und daß die Anschlußleiter (4, 5, 9) vom Stapel abwechselnd in entgegengesetzter Richtung abstehen.

2. Hochspannungsgleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleiter (3, 5) zwischen den Halbleiterelementen liegende Metallplättchen (3) sind, die durch mit den Metallplättchen leitend verbundene Zuleitungen (5) kontaktiert sind.

3. Hochspannungsgleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleiter (4) zwischen die Halbleiterelemente (1) eingefügt sind.

4. Hochspannungsgleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleiter (5) mit dem Rand der Halbleiterelemente (1) verbunden sind.

5. Verfahren zum Herstellen eines Hochspannungsgleichrichters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß rechteckige Halbleiterstreifen (6), Lotmetallschichten und rechteckige, an den Längsseiten abwechselnd in entgegengesetzter Richtung über die Halbleiterelemente herausragende Bleche (7, 8) zu einem Stapel zusammengefaßt und verlötet werden und daß dann der Stapel unter Zertrennen der Halbleiterstreifen (6) und Bleche (7, 8) mittels parallelen senkrecht zu den Längsseiten geführter Schnitte (10) in Säulen zerteilt wird.

6. Verfahren zum Herstellen eines Hochspannungsgleichrichters nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein aus Halbleiterelementen (1) bestehender Stapel hergestellt wird, daß an den Stapel ein aus Anschlußleitern (9) und Hilfssteg (11) bestehendes Leitersystem angelegt wird, daß die Anschlußleiter (9) mit dem Stapel elektrisch leitend und mechanisch verbunden werden und daß der Hilfssteg (11) dann entfernt wird.