DE961364C - Rectifier device, especially with a germanium rectifier of the large area type - Google Patents
Rectifier device, especially with a germanium rectifier of the large area typeInfo
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Description
AUSGEGEBEN AM 4. APRIL 1957ISSUED APRIL 4, 1957
G 14014 VIIIc 121gG 14014 VIIIc 121g
vom Großflächentypof the large area type
Die Erfindung bezieht sich auf Gleichrichtergeräte, insbesondere auf Großfläehengleichrichterzellen aus Germanium, mit Mitteln zur Anordnung in großer Zahl und zur Kühlung von einzelnen Gleichrichterzellen der Typen mit hoher Stromdichte. The invention relates to rectifier devices, in particular large area rectifier cells made of germanium, with means for arrangement in large numbers and for cooling individual ones Rectifier cells of the high current density types.
Es sind bereits verbesserte Halbleitergleichrichter vom Großflächentyp und ein verbessertes Verfahren zur kontrollierbaren Herstellung der ίο Gleichrichtungssperrschicht oder des p-n-Überganges beschrieben worden. Derartige Zellen sind in der Lage, große Ströme durch kleine Gleichrichtungsbereiche zu führen, und demzufolge ist die entwickelte Hitze merklich groß. Bei Verwendung in Hochleistungsgleichrichtern ist es wün- ' sehenswert, jede einzelne Zelle in getrenntem, festem und haltbarem Aufbau anzuordnen und somit gleichzeitig getrennte Gleichrichtergeräte zu bilden, welche einzeln leicht behandelt und in Abteilungen oder Säulen zusammengeschaltet werden können. . Überdies ist bei derartigen Geräten eine künstliche Kühlung im allgemeinen notwendig, da die große Menge der durch die hohe Strombelastung der einzelnen Zellen erzeugten Hitze bei-There are already improved large area type semiconductor rectifiers and an improved one Process for the controllable production of the rectification barrier layer or the p-n junction has been described. Such cells are able to carry large currents through small rectification areas and consequently the heat developed is noticeably great. Using In high-performance rectifiers, it is worth seeing each individual cell in a separate, to be arranged in a solid and durable structure and thus at the same time to separate rectifier devices which are easily treated individually and connected together in departments or columns can. . In addition, artificial cooling is generally necessary in such devices the large amount of heat generated by the high current load on the individual cells
den einzelnen Geräten — einschließlich Zellzubehör — eine unhandliche Größe notwendig machen würde, wenn sie ausreichend groß gemacht werden sollten, um eine angemessene natürliehe Kühlung von den Außenflächen allein zu sichern.the individual devices - including cell accessories - require an unwieldy size if they should be made large enough to be a reasonable natural To ensure cooling from the outside surfaces alone.
-Es wird daher ein Aufbau für einzelne gleichrichtende Zellen oder Elemente bezweckt, der fest, billig und widerstandfähig ist, so daß die Zellen-It is therefore intended a structure for individual rectifying cells or elements that firmly, cheap and resistant, so that the cells
ίο leicht gehandhabt und mit ähnlichen Geräten gut
zu Abteilungen oder Säulen zusammengeschaltet werden können, um so Vielfach- oder Serienschaltungen
mit einer Vielzahl von Zellen ziu bilden.
Das Gleichrichtergerät besteht erfindungsgemäß aus zwei leitenden L-förmigen Körpern aus elektrisch
leitendem Material, wie Kupfer oder ähnlichem, die isoliert miteinander zu einem Anschlußblock
des Gleichrichters derart verbunden sind, daß die beiden Körper mit je einer Fläche des Gleichrichters
Kontakt machen und mit ihren freien Schenkeln die Pole des Gerätes bilden. So 'ist der
eine Körper mit einem langen Schenkel ausgestattet, der die Basis darstellt, und mit einem
kurzen, nach oben gebogenen Schenkel, der den einen Pol darstellt. Der andere L-förmige Körper
liegt mit einem Schenkel auf dem Ende der Basis, d. h. entgegengesetzt dem nach oben gebogenen
ersten Pol, wobei sein nach oben gebogener Schenkel in einem Abstand parallel zu dem ersten Pol angeordnet
ist, so daß er den zweiten Pol bildet. Die zwei L-förmigen Körper sind gegeneinander elektrisch
isoliert und bilden zusammen einen im wesentlichen U-förmigen Polblock, dessen einander
gegenüberliegende Wände die Pole des Gerätes darstellen. Die Außenfläche der zweiten Polwand ist
außen in einem gewissen Grad von dem anliegenden Ende der Basis abgesetzt, so daß die U-förmige
Anordnung — Pol gegen Pol — mit ähnlichen Anordnungen zusammengesetzt werden kann, ohne
daß ein Kurzschluß zwischen- den Polen hervorgerufen wird. Auf die Basis zwischen den Polwänden
ist ein Halbleitergerät montiert, welches parallele Kontaktflächen hat; das Gerät ist derart
montiert, daß die Oberfläche leitend an der Basis befestigt ist. Die obere Kontaktfläche der Zelle ist
mittels elektrischem Leiter, beispielsweise einem biegsamen Band, mit dem L-förmigen Körper, der
den zweiten Pol darstellt, verbunden.ίο easy to use and can be interconnected with similar devices to form departments or columns in order to form multiple or series connections with a large number of cells.
According to the invention, the rectifier device consists of two conductive L-shaped bodies made of electrically conductive material, such as copper or the like, which are isolated with one another to form a terminal block of the rectifier in such a way that the two bodies each make contact with a surface of the rectifier and with their free legs form the poles of the device. One body is equipped with a long leg, which represents the base, and a short, upwardly curved leg, which represents one pole. The other L-shaped body lies with one leg on the end of the base, ie opposite the upwardly curved first pole, with its upwardly curved leg being arranged at a distance parallel to the first pole so that it forms the second pole. The two L-shaped bodies are electrically insulated from one another and together form an essentially U-shaped pole block, the opposite walls of which represent the poles of the device. The outer surface of the second pole wall is offset to a certain extent from the adjacent end of the base so that the U-shaped arrangement - pole against pole - can be assembled with similar arrangements without causing a short circuit between the poles. A semiconductor device is mounted on the base between the pole walls and has parallel contact surfaces; the device is mounted such that the surface is conductively attached to the base. The upper contact surface of the cell is connected to the L-shaped body, which represents the second pole, by means of an electrical conductor, for example a flexible band.
Die Erfindung wird mit ihren verschiedenenThe invention comes with its various
Gegenständen und Vorteilen in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen weiter erläutert.Objects and advantages in the following description in connection with the drawings further explained.
Fig. ι ist eine perspektivische Ansicht von zwei Gleichrichtergeräten, die erfindungsgemäß mit ihren Enden gegeneinander angeordnet sind;Fig. Ι is a perspective view of two Rectifier devices which, according to the invention, are arranged with their ends opposite one another;
Fig. 2 ist ein vergrößerter Querschnitt einerFig. 2 is an enlarged cross section of a
Gleichrichterzelle aus einem Gerät gemäß Fig. 1; Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einerRectifier cell from a device according to FIG. 1; Fig. 3 shows a schematic representation of a
Schaltung, in der Geräte gemäß Fig. 1 als VoIl-Circuit in which devices according to Fig. 1 as a full
weggleichrichter mit Mittelanzapfung geschaltet sind;path rectifiers with center tap are connected;
Fig. 4 ist eine ähnliche schematische Darstellung, die eine Anordnung von vier solcher Geräte zeigt, die als Gleichrichter in Brückenschaltung verbunden sind.Fig. 4 is a similar schematic diagram showing an arrangement of four such devices, which are connected as a rectifier in a bridge circuit.
In Fig. ϊ sind ein Paar Gleichrichtergeräte 1 und 2 ähnlicher Bauart entgegengesetzt gepolt in Reihe geschaltet, wobei jedes Gerät ein Paar Kupferkörper oder -streifen 3 und 4 enthält, die gegeneinander isoliert verbunden sind, d. h. sich überlappen, so daß eine U-förmige Konstruktion gebildet wird, innerhalb welcher eine Gleichrichterzelle 5 montiert ist, deren eine Kontaktfläche leitend mit dem Körper 3, und deren andere Kontaktfläche durch einen biegsamen Leiter 6 mit dem anderen Körper 4 leitend verbunden ist.In Fig. Ϊ, there are a pair of rectifying devices 1 and 2 of a similar design connected in series with opposite polarity, each device having a pair of copper bodies or strips 3 and 4 which are connected in an isolated manner from one another, d. H. overlap, so that a U-shaped structure is formed within which a rectifier cell 5 is mounted is, one contact surface conductive with the body 3, and the other contact surface by a flexible conductor 6 is conductively connected to the other body 4.
Im einzelnen ist der L-förmige Kupferkörper 3 mit einem langen Schenkel 3a versehen, der den Basisteil darstellt, und mit einem senkrecht stehenden Seitenschenkel oder -wand 3&, die zusammen mit dem Basisteil einen ersten Pol darstellen. Der andere L-förmige Kupferkörper 4 ist mit zwei verhältnismäßig kurzen Schenkeln versehen, von denen der eine mittels eingeschobener Isolierschicht 7 und Verbindungsschrauben 8 sowie einer Isolierhülse (nicht dargestellt) . und Isolierunterlagscheiben 8a für jede Schraube 8, das Ende des Basisschenkels 3a isoliert überlappt. Der aufrecht stehende Seitenschenkel 4a des L-förmigen Körpers 4 ist im wesentlichen parallel zur Seitenwand 36 angeordnet und stellt den zweiten Pol dar. Die äußere Fläche der Seitenwand 4a ist außen von dem angrenzenden Rand 3C getrennt, so daß die Basisteile auseinanderliegen und ein Kurzschluß der Geräte verhindert wird, wenn, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Vielzahl von Geräten hintereinander angeordnet ist. An der unteren Fläche der Basis 3a -befindet sich eine Vielzahl von Kühlplatten 9, die parallel in Abständen angeordnet sind.Specifically, the L-shaped copper body 3 with a long leg 3a is provided, which represents the base part, and with a vertical side legs or wall 3, which together with the base part a first pole. The other L-shaped copper body 4 is provided with two relatively short legs, one of which by means of an inserted insulating layer 7 and connecting screws 8 and an insulating sleeve (not shown). and insulating washers 8 a for each screw 8, the end of the base leg 3 a insulated overlaps. The upstanding side legs 4 a of the L-shaped body 4 is arranged substantially parallel to the side wall 3 of 6 and represents the second pole. The outer surface of the side wall 4 a is externally separated 3 C of the adjacent edge so that apart the base parts and a short circuit of the devices is prevented when, as shown in Fig. 1, a plurality of devices are arranged one behind the other. On the lower surface of the base 3 a -are a plurality of cooling plates 9, which are arranged in parallel at intervals.
Auf die jeweilige Basis 3 der Geräte 1 und 2 zwisehen die Seitenwände 3& und 4a ist je eine Gleichrichterzelle s montiert, bei der ein Halbleiterbereich zwischen einem Paar planparalleler Kontaktflächen liegt. Eine Kontaktfläche ist leitend mit der oberen Fläche des Basisteiles 3a und die andere Kontaktfläche, beispielsweise mittels eines bieg- samen Kupferstreifens 6, mit dem anderen Polglied 4 verbunden.On the respective base 3 of the devices 1 and 2 between the side walls 3 & and 4 a , a rectifier cell s is mounted in each case, in which a semiconductor area lies between a pair of plane-parallel contact surfaces. A contact surface is conductively connected with the upper surface of the base part 3 a and the other contact surface, for example by means of a bendable seed copper strip 6, with the other pole member. 4
Die Gleichrichterzelte 5 ist vorteilhafterweise aus Germanium und' vom Großflächentyp, wovon eine Form in den Einzelheiten in Fig. 2 veranschaulicht ist. Wie dargestellt, besteht die Zelle aus einem Germaniumkristall 10, bei dem auf der einen Fläche eine Schicht oder ein Film aus Indium 11 und einer darüberliegenden Schicht 12 aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung aufgebracht ist, und auf der entgegengesetzten Fläche ein Film oder eine SchichtThe rectifier tent 5 is advantageously made of germanium and of the large area type, one of which Shape is illustrated in detail in FIG. As shown, the cell consists of one Germanium crystal 10, in which on one surface a layer or a film of indium 11 and a overlying layer 12 made of an iron-nickel-cobalt alloy is applied, and on the opposite surface a film or layer
13 aus Antimon und eine darüberliegende Schicht13 made of antimony and an overlying layer
14 aus einer Eisen-Nkkel-Kobalt-Legierung. Wie bekannt, wird in einem derartigen Gerät ein p-n- 12a Übergang dadurch geschaffen, daß auf den Germaniumkristall auf der einen Seite eine Schicht einer Akzeptorverunreinigung, beispielsweise Indium, und auf der anderen Seite des Kristalls eine Schicht einer Donatorverunreinigung, beispielsweise Antimon, aufgebracht wird. Diese Verunreinigungen14 made of an iron-nickel-cobalt alloy. As known, a p-n-12a junction is created in such a device in that on the germanium crystal on one side a layer of an acceptor impurity, for example indium, and a layer on the other side of the crystal a donor contaminant such as antimony is applied. These impurities
werden auf den Kristall aufgeschmolzen, wodurch sie in das Germaniumstück eindiffundieren und dementsprechend in dem Germanium n- und p-Schichten mit einem p-n-Übergang dazwischen bilden. Während es an sich möglich ist, die Verunreinigungsschichten hinterher zu entfernen und, beispielsweise durch Löten, direkte Verbindungen mit diesen Teilen herzustellen, ist es zweckmäßig, die Schichten als ergänzende Teile des Halbleiter-Stückes ziu belassen und mit den Oberflächenteilcn desselben durch die Verunreinigungsschichten hindurch, beispielsweise durch Anlöten der Kontaktflächenstücke 12 und 14 aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung an die Oberfläche, eine Verbindungare melted onto the crystal, as a result of which they diffuse into the germanium piece and accordingly form n- and p-layers in the germanium with a p-n junction therebetween. While it is in itself possible to remove the contaminant layers afterwards and, For example, by soldering to make direct connections with these parts, it is advisable to leave the layers as supplementary parts of the semiconductor piece and with the surface parts the same through the contamination layers, for example by soldering the contact surface pieces 12 and 14 made of an iron-nickel-cobalt alloy to the surface, a connection
ig herzustellen.ig to manufacture.
In Fig. 3 sind die Gleichrichtergeräte 1 und 2 in einer Mittel-Anzapf-Rücken-an-Rücken-Anordnung in einer Vollweggleichrichterschaltung dargestellt, die durch einen Transformator 15 mit Wechselstrom gespeist wird und einen gerichteten Strom an einen Belastungswiderstand 16 liefert.In Fig. 3, the rectifying devices 1 and 2 are in a center-tap back-to-back arrangement shown in a full-wave rectifier circuit, which is fed by a transformer 15 with alternating current and a directed current to a load resistor 16 supplies.
In Fig. 4 ist eine anders geschaltete Gruppe ähnlicher Gleichrichtergeräte dargestellt, die in Brückenschaltung geschaltet sind, mit einem Wechselstromspeisetransformator 15'und die Gleichstrom an einen Belastungswiderstand 16 liefern.In Fig. 4 a differently connected group of similar rectifier devices is shown, which in Bridge circuit are connected, with an alternating current supply transformer 15 'and the direct current to a load resistor 16 deliver.
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