DE8909244U1 - Halbleiterbauelement - Google Patents

Halbleiterbauelement

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Description

89 6 3 3 8 O OE Z
Siemens Aktiengesellschaft"
Halbleiterbauelement
5
Die Neuerung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement, insbesondere für die Leistungselektronik, wobei Elemente fur die' elektrische Funktion des Halbleiterbauelements in einem Gehäuse untergebracht sind. Das eigentliche HaIbIeitersystern„ das ist eine mit verschieden dotierten Schichten, versehene Halbleiterscheibe, äird bei Leistungshalbieitern zum ScSv-:;: &zgr; gegen mechanische Beschädigung und atmosphärische Einflüsse in ein Gehäuse eingebracht. Bei Halbleiterdioden und -thyristoren haben sich im mittleren und hohen t-eistungsbereieh rwei Stündardbauformen herausgebildet: D'e einseitig kühioare Zelle mit Flachboden oder Schraubbolzen und die zweiseitig kuhl-jare Scheibenzelle.
Die Elemente für die elektrische Funktion sind in dar Regel konzentrisch im Jnnern des Gehäuses angebracht, so daß zwischen diesen Elementen und den inneren Gehäusebegrenzungen ein, im allgemeinen kreisringförmiger Hohlraum besteht.
. j üiese Bauelemente sind beispielsweise in Heumann, Klcmens:
Grundlagen der Leistungselektronik, 4.Auflage, Stuttgart: Teubner, 1989, beschrieben und im Rahmen der vom Hersteller nach DIN 41782 anzugebenden Spannungs- und Strom-Grenzwerte zu betreiben. Bei Überschreiten eines dieser Grenzwerte, dem sogenannten Grenzlastintegral (auch als I2t-Ausblaswert oder Gehäusebruchstrom bezeichnet), kann es vorkommen, daß im Innern des Gehäuses ein Lichtbogen entsteht, der sich im Hohlraum ausbreitet, ein oder mehrere Löcher in das Gehäuse brennt und sich dann unter sehr hohem Druck explosionsartig in den das Gehäuse umgebenden Raum ausbreitet und weiterbrennt. Dadurch können erhebliche Schäden beispielsweise an Gleichrichteranlagen etc. entstehen.
Hch 2 Bih / 28.07.1989..
89 S 3 3 8 O OE -
'· '·f· ca ti
O &Lgr;
.Aufgabe der Neuerung ist es, die Zerstörung des Gehäuses eines Halbleiterbauelements durch einen Lichtbogen zu vermeiden.
&Iacgr;' Gemäß der Neuerung wird diese Aufgabe durch ein Halbleiterbauelement gelöst, wobei Elemente für die elektrische Funktion des Halbleiterbauelements in einem Gehäuse untergebracht sind, wobei zwischen den Elementen für die elektrische Funktion im Innern des Geniuses unci den J.rmfeTen Gehäusebsgrenzungen ein Hohlraum besteht und wobei in den Hohlraum ein Material eingebracht ist, das einen entstehenden Lichtbogen diffundieren läßt.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Neuerung ist dadurch gekennzeichnet, daß in den Hohlraum ein Granulat eingebracht ist. Dabei kann als Granulat Sand verwendet werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Neuerung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente für die elektrische Funktion des Halbleiterbauelements im Innern des Gehäuses eine Abdichtung gegen das Granulat aufweisen, um zu verhindern, daß die Granulatkörnchen die einwandfreie elektrische Funktion des Halbleiterbauelements beeinträchtigen. Dabei könnte vorteilhaft ein Band oder ein Ring aus Teflon oder einem anderen, isolierenden Material, als Abdichtung verwendet werden.
£5 Eine Ausbildung der Neuerung ist in der Figur dargestellt und ^ wird im folgenden näher beschrieben.
Die Figur zeigt eine Diode in Scheibenbau form, wie sie in der Leistungselektronik verwendet wird. Das Gehäuse G der Diode wird gebildet durch einen Keramikring J als Isolator, der Anode A und der Kathode K. Im Innern des Gehäuses G befindet sich als eigentliches Halbleitersystem eine mit verschiedenen dotierten Schichten versehene Siliziumscheibe S. Auf der Slliziumscheibe S befindet sich ein weiteres scheibenförmiges Element M, das den mechanischen und elektrischen Kontakt zwischen der Siliziumscheibe S und der Kathode K herstellt.
8 3 3 8 O OE
Die Kathode K ist dabei am Keramikring'J'so befestigt, daß sie in Richtung der Symmetrieachse beweglich 1st. Der für die elektrische Funktion notwendige Kontaktdruck wird durch Verspannen der Anode A und Kathode K gegeneinander erzeugt, wobei Anode A und Kathode K gleichzeitig die entstehende Wärme über vorzusehende, der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigte Kühlkörper, abführen.
Durch die zentrisch angeordnete Siliziumscheibe S und das ebenfalls zentrisch angeordnete scheibenförmige Element M, sowie durch die Beuformen von Anods A und Ksthods K und dsn Ksrsfnikring J, wird ein Hohlraum H im Innern des Gehäuses G gebildet. In diesem Honiraum H kann bei Überschreitung der vorgeschrie &ngr; benen Grenzwerte ein Lichtbogen entstehen, der einen sehr hohen Druck erzeugt und der beispielsweise die Kathode K durchbrennen kann, um dann explosionsartig nach außen zu entweichen. Um zu verhindern, daß der Lichtbogen in irgendeinen Teil des Gehäuses G der Diode ein Loch brennt, durch das er nach außen entweichen kann, wird in den Hohlraum H ein Material, beispielsweise Sand eingebracht, so daß der Lichtbogen im Hohlraum H nur diffus brennen und damit die beschriebene zerstörerische Wirkung nicht entfallen kann.
Damit dip elektrische Funktion des Halbleiterbauelements nicht durch eindringende Sandkörner zwischen Anode A und Siliziumf scheibe S und/oder zwischen Siliziumscheibe S und scheibenförmigem Element M und/oder zwischen scheibenförmigem Element M und Kathode K beeinträchtigt wird, kann ein Teflonband T, das in der Figur der Übersichtlichkeit halber nur links von der Symmetrieachse eingezeichnet ist, als Abdichtung zwischen dem Sand und den elektrischen Elementen (M,5) vorgesehen werden.

Claims (4)

89 G 3 3 8 O OE ' 4 ·' · ·"· '·■! Schutzansprüche
1. Halbleiterbauelement, wobei Elemente (S,M) für die elektrische Funktion des Halbleiterbauelements in einem Gehäuse (G) untergebracht sind, wobei zwischen den Elementen (S,M) für die elektrische Funktion im Innern des Gehäuses (G) und den inneren Gehäusebegrenzungen ein Hohlraum (H) besteht und wobei in den Hohlraum (H) ein Material eingebracht ist, das einen entstehenden Lichtbogen diffundieren läßt. 10
2; Hslblei. tsrbsu slernent nsch AnsTuch 1 dsdurch gekennzeichnet , daß in den Hohlraum (H) ein Granulat eingebracht ist.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Elemente (S,M) für die elektrische Funktion des Halbleiterbauelements im Innern des Gehäuses (G) eine Abdichtung (T) gegen das Granulat aufweisen.
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennz eichnet , daß die Elemente (S,M) für die elektrische Funktion des Halbleiterbauelements im Innern des Gehäuses (G) durch ein Teflonband als Abdichtung (T) gegen das Granulat, ahnsrifnhfpf cfnrl.
— &sgr;, . —. _ _ —. — .
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