DE3129287A1

DE3129287A1 - "halbleiterelement"

Info

Publication number: DE3129287A1
Application number: DE19813129287
Authority: DE
Inventors: Kozo Settsu Osaka Nishimoto; Yutaka Izumisano- Osaka Osawa; Kenji Naniwa Osaka Ueda
Original assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1980-07-28
Filing date: 1981-07-24
Publication date: 1982-05-19
Also published as: GB2081016A; JPS5731855U

Description

Halbleiterelement.

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen eines Halbleiterelementes, insbesondere auf ein verbessertes Verbund-Leistungs-Halbleiterelement, welches eine Mehrzahl von Halbleiterelementen mit drei Anschlüssen, wie gesteuerte Halbleitergleichrichter (SCRs) oder Triacs, enthält, die mit einer gemeinsamen Substratelektrode gekoppelt sind.

Solche Verbund-Halbleiterelemente sind bekannt und beispielsweise in der ÜS-PS Nr. 4 047 197 beschrieben. Bei diesen bekannten Anordnungen sind jedoch die einzelnen Halbleiterelemente mit dem gemeinsamen Substrat über die Hauptelektroden gekoppelt, die sich in der den Gateelektroden gegenüberliegenden Seite befinden, und sie haben einige noch zu erläuternde Nachteile.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Aufbaus einer solchen Verbund-Halbleiteranordnung, bei welcher solche Nachteile ausgeschaltet sind.

Gemäß der Erfindung enthält eine Halbleiteranordnung ein leitendes Substrat und eine Mehrzahl von Halbleiterelementen, die jeweils ein Paar die beiden Enden- des Leitungspfades definierende Hauptelektroden und eine Gateelektrode haben. Diejenigen der Hauptelektroden der Halbleiterelemente, welche sich auf derselben Seite wie ihre Gateelektroden befinden, sind mit dem gemeinsamen Substrat gekoppelt.

Einzelheiten und weitere Eigenschaften der Erfindung seien nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild als Beispiel für eine Schaltung, welche eine bekannte Anordnung benutzt;

Fig. 2 ein Schaltbild einer entsprechenden Schaltung unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung;

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Halbleiterlementes mit drei Anschlüssen _r welches in der erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung benutzt wird;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Paares von Halbleiterelementen gemäß Fig. 3, die mit einem gemeinsamen Substrat gekoppelt sind;

Fig. 5 und 6 Schaltbilder unter Verwendung von erfindungsgemäßen Halbleiterelementen und

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Halbleiteranordnung gemäß der Erfindung nach Einschluß in eine Umhüllung.

In sämtlichen Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine bekannte Anordnung mit Halbleiterelementen 10, 20 und 30, die drei Anschlüsse haben und über eine Hauptelektrode T-, welche sich auf der gegenüberliegenden Seite ihrer Gateelektroden G.befinden, an ein gemeinsames leitendes Substrat 2 gekoppelt sind. Bei dieser Anordnung muß man jedoch für die Halbleiterelemente 10, 20 und 30 für deren unabhängige Triggerung drei Impulsgeneratoren 11, 21 bzw. 31 vorsehen, und damit wird die Schaltung kompliziert und aufwendig.

Fig. 2 zeigt nun eine erfindungsgemäße Anordnung, bei welcher drei Halbleiterelemente 10, 20 und 30 mit drei Anschlüssen über die anderen Hauptelektröden T₁, welche sich in derselben Seite wie ihre Gateelektroden befinden, ebenfalls an ein gemeinsames Substrat 2 gekoppelt sind. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Elemente 10, 20 und 30 von einem einzigen Impulsgenerator 13 her getriggert werden können.

Das in Fig. 3 gezeigte Halbleiterelement enthält ein Halbleiterplättehen 14, dessen obere Oberfläche als Elektrode T₂ und dessen untere Oberfläche als Elektrode T₁ dient und dessen Gateelektrode G über einen Zuführungsleiter 19 zugänglich ist, der von der Oberfläche der Seite der Elektrode T. weggeführt ist. Bei der bekannten Anordnung hat der'Gateleiter gestört, wenn man die Elektrode T₁ mit dem gemeinsamen Substrat verbinden wollte. Bei der neuen Anordnung ist an die Elektrode T.J des Plättchens 14 jedoch eine nickelüberzogene Molybdänplatte

15 angelötet, welche Beanspruchungen absorbieren kann, und an die untere Oberfläche der Molybdänplatte 15 1st ein Metallblock

16 nennenswerter Dicke ebenfalls angelötet. Eine ähnliche, mechanische Beanspruchungen absorbierende nickelüberzogene Molybdänplatte 17 ist weiterhin auf die Elektrode T₂ des P]ättefr@n§ 14 aufgelötet.

Wie Fig. 4 zeigt, ist die Blockelektrode 16 dann auf ein gemeinsames Substrat 18 gelötet, welches als Kühlplatte dient. So bildet die Blockelektrode 16 einen Spalt zwischen der Gateelektrode G und dem Substrat 18, durch welchen die Gateelektrode G mit einem isolatorüberzogenen Draht 19 ohne zu stören herausgeführt werden kann. Eine als Anschluß dienende Elektrodenplatte 22 ist an die Elektrodenplatte 17 auf der Seite der Elektrode T- angelötet.

Als ein Beispiel kann die obenerwähnte Halbleiteranordnung in einer Weise geschaltet werden, wie sie durch den gestrichelten Block 24 in Fig. 5 gezeigt ist, bei welchem die Elektroden T₁ der drei Anschlüsse· aufweisenden Halbleiterelemente 10, und 30 über einen gemeinsamen Anschluß 27, der dem Substrat in Fig. 4 entspricht, mit einem Anschluß einer Stromquelle verbunden sind und die Elektrode T~ jeweils über Lasten L., L~ und L₃ mit dem anderen Anschluß der Stromquelle 23 verbunden sind..Bei dieser Schaltung kann das vereinfachte Gate-Triggersystem nach Fig. 2 benutzt werden, wenn die jeweiligen Lasten L-, L₂ und L₃ bei einem bestimmten elektrischen Winkel angesteuert werden.

Bei einem anderen Beispiel gemäß Fig. 6 ist die Halbleiteranordnung 28 mit Dioden 25 zu einer Gleichrichterschaltung verbunden, welche eine Last 26 aus einer Mehrphasen-Leistungsquelle 29 speist. Das Gate-Triggersystem nach Fig. 2 kann auch in diesem Falle benutzt werden.

Das Halbleiterelement kann in eine Umhüllung eingeschlossen werden, wie sie beispielsweise in Fig. 7 gezeigt ist. In diesem Falle sind drei Halbleiterelemente in Isoliermaterial, wie beispielsweise Silikongummi, eingebettet, und gegen äußere Krafteinwirkung geschützt. Die Gateelektroden der Elemente sind über nicht dargestellte geeignete Leiter an die Anschlüsse

G^, G₂ und Gg geführt, die Elektroden T₂ sind mit den Anschlüssen 41, 42 und 43 verbunden, und die Elektroden T₁ sind mit einer Grundplatte oder einem Substrat 18 verbunden, das als Kühlkörper dienen kann. Die gesamte Umhüllung ist mit Epoxidharz umgössen, um mechanische Festigkeit zu ergeben.

Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich gut in verschiedenen. Schaltungen benutzen, jedoch hat sie sich besonders in Helligkeitsregelschaltungen für Beleuchtungsanlagen bewährt.

Claims

Ansprüche

[λ)) Halbleiteranordnung mit einem leitenden Substrat und einer Mehrzahl von Halbleiterelementen, die jeweils drei Anschlüsse haben und mit dem Substrat gekoppelt sind und von denen jedes ein Paar beide Enden des Leitungspfades definierende Hauptelektroden und eine Gateelektrode hat, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Hauptelektrode (T-j) jedes Halbleiterelementes, die sich auf derselben Seite wie die Gateelektrode (G) befindet, mit dem Substrat (18) als gemeinsame Elektrode gekoppelt ist.

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2.) Halbleiteranordnung nach Anspruch X,- da d u r c. h gekennzeichnet , daß die auf derselben Seite wie die Gateelektrode (G) befindliche Hauptelektrode (T-) sowohl elektrisch wie mechanisch über einen leitenden Körper (15, 16) von wesentlicher Dicke mit dem Substrat (18) verbunden ist derart, daß zwischen der Gateelektrode (G) und dem Substrat (18) ein Zwischenraum gebildet wird.
3.) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,· daß das Substrat (18) gleichzeitig als Kühlkörper ausgebildet ist.
4.) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das drei Anschlüsse aufweisende Halbleiterelement ein Thyristortyp einschließlich mindestens eines Triac und eines gesteuerten Siliciumgleichrichters/ ist.