EP0020336A1 - Halbleiteranordnung mit mindestens zwei halbleiterelementen - Google Patents
Halbleiteranordnung mit mindestens zwei halbleiterelementenInfo
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- EP0020336A1 EP0020336A1 EP79900223A EP79900223A EP0020336A1 EP 0020336 A1 EP0020336 A1 EP 0020336A1 EP 79900223 A EP79900223 A EP 79900223A EP 79900223 A EP79900223 A EP 79900223A EP 0020336 A1 EP0020336 A1 EP 0020336A1
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- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1301—Thyristor
Definitions
- the invention relates to a semiconductor arrangement with at least two semiconductor elements, at least one of which is controllable, in the form of semiconductor tablets provided with electrodes, insulated or passivated on the edge side, which are electrically connected to one another and arranged in a common housing, wherein two main connections as anode and cathode connections and, when the semiconductor elements are connected in series, a further main connection as center tap and the control connections are led out of the housing on one side.
- controllable and non-controllable semiconductor components i.e. Thyristors 5 and diodes can be combined in a housing to form a so-called module.
- the two semiconductor elements are arranged in parallel, antiparallel or in series.
- two main connections are used, for example as anode and cathode
- connection led out of the housing.
- a third main connection is provided as a center tap.
- the main connections are in a row and the center tap is spatially arranged at the end of this row.
- This arrangement has the advantage that e.g. when using two modules, each with two semiconductor elements connected in series to build a full-wave rectifier bridge, the center taps for the connection of the AC lines are easily accessible.
- the internal structure of these semiconductor devices is known for example from DE-GM 75 12 573 and DE-OS 23 37 694.
- OMPI Wire cross-sections and also have different connection technologies, problems and additional costs arise when using such arrangements.
- the connections Gl and G2 are either 2.8 mm x 0.8 mm Faston connectors or circular connectors.
- the object of the invention is to improve the arrangement described at the outset such that the connection of the ignition lines for supplying the ignition pulses to the controllable semiconductor elements is facilitated.
- auxiliary cathode connections of the controllable semiconductor elements are led out of the housing as separate connections and that each of these auxiliary cathode connections and the control connection belonging to the same semiconductor element are adjacent, but relatively far from the nearest main connection, relative to their mutual distance is arranged.
- a control connection and an associated auxiliary cathode connection are preferably combined in a common socket.
- control connections and the associated auxiliary cathode connections can either be combined in a single, multi-pole socket or in several, two-pole sockets.
- Fig. 4 shows a side view of a semiconductor arrangement according to the invention with two thyristors
- FIG. 5 shows a section through the arrangement of FIG. 4 along the line V - V;
- Fig. 6 shows e 'ine plan view of the arrangement of Fig. 4;
- FIG. 7 shows an electrical equivalent circuit diagram of the arrangement according to FIG. 4.
- FIGS. ⁇ to 3 contains two thyristors connected in series in a common housing 11.
- a connection plate 10 On the top of the housing there is a connection plate 10, on which (from the left) a center tap A1K2, a cathode connection Kl and an anode lead A2 is arranged.
- anode connection In addition to the anode connection
- one of the two ignition pulse lines with the plug connection for the control electrodes Gl, G2, the other line must additionally be clamped to the associated cathode connection Kl, A1K2.
- Mounting holes 12 are provided for fastening the semiconductor arrangement to a base body or heat sink. Best way to carry out the invention '
- auxiliary cathode connections HK1 and HK2 are additionally provided directly next to the associated control connections G1 and G2.
- One control connection Gl, G2 and one auxiliary cathode connection HKT, HK2.- are located as pins in a socket 13 located in the connection plate 10 made of plastic, penetrating the bottom. '14 of the socket 13 and are connected to elements inside the housing through internal non-illustrated connecting lines with the Halbleiterele ⁇ .
- the ignition pulses are supplied via a double wire line (not shown) connected to a plug.
- the outer shape of the plug corresponds to the shape of the socket.
- controllable semiconductor element is arranged in a housing
- more than one socket is also provided.
- a multi-pole socket can optionally be provided.
- FIG. 7 shows the schematic internal structure of the semiconductor arrangement according to the invention.
- two thyri interference Thl, Th2 are connected in series.
- there are three main connections namely an anode connection A2 for the thyristor Th2, a cathode connection Kl for the thyristor Thl and a center tap A1K2 for the connection point between the two thyristors Thl, Th2.
- the cathodes of the two thyristors Thl and Th2 are additionally led out as auxiliary cathode connections and combined with the control connections in sockets 13.
- the semiconductor device according to the invention can be used as a module for the construction of converter circuits.
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Description
Halbleiteranordnung mit mindestens zwei Halbleiterelementen
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit minde¬ stens zwei Halbleiterelementen, von denen mindestens eines steuerbar ist, in Form von mit Elektroden versehenen, rand- seitig isolierten bzw. passivierten Halbleitertabletten, die elektrisch miteinander verbunden und in einem gemein¬ samen Gehäuse angeordnet sind, wobei zwei Hauptanschlüsse als Anoden- und Kathodenanschluß und bei Reihenschaltung der Halbleiterelemente ein weiterer Hauptanschluß als Mittelab¬ griff sowie die Steueranschlüsse nach einer Seite aus dem Gehäuse herausgeführt sind.
fe
Zugrundeliegender Stand der Technik
Bei bekannten HalbleiteranOrdnungen können steuerbare und nichtsteuerbare Halbleiterbauelemente, d.h. Thyristoren 5 und Dioden, in einem Gehäuse zu einem sogenannten Modul zu¬ sammengefaßt sein. Je nach Verwendungszweck sind die beiden Halbleiterelemente parallel, antiparallel oder in Reihe an- geordnet. Bei der Parallel- oder Antiparallelschaltung werde zwei Hauptanschlüsse, beispielsweise als Anoden- und Kathode
10 anschluß, aus dem Gehäuse herausgeführt. Bei der Hintereinan- derschaltung von zwei Halbleiterelementen ist ein dritter Hauptanschluß als Mittelabgriff vorhanden. Dabei liegen die Hauptanschlüsse in einer Reihe und der Mittelabgriff ist räumlich am Ende dieser Reihe angeordnet. Die Verbindungs-
15 leitungen zu den Steuerelektroden sind als Schraub- oder
Steckanschlüsse mit entsprechend geringerem Querschnitt aus¬ geführt. ("Power Semiconductors" vom März 1974 von der Firma AEI Semiconductors (Publication 111), Seiten 48/49; weiter¬ hin Datenblatt "Thyristormoduln" Thy F 75/ G 75/ H 75 der
20 Siemens AG, Erlangen). Diese Anordnung hat den Vorteil, daß, z.B. bei Verwendung von zwei Modulen mit jeweils zwei Halb¬ leiterelementen in Reihenschaltung zum Aufbau einer Vollweg- Gleichrichterbrücke, die Mittelabgriffe für den Anschluß der Wechselstromleitungen leicht zugänglich sind.
25
Der innere Aufbau dieser Halbleiteranordnungen ist beispiels weise aus DE-GM 75 12 573 und DE-OS 23 37 694 bekannt.
Für die Verbindung zwischen Zündimpulserzeuger und Thyristor 30 sind zwei Leitungen erforderlich, wobei die eine Leitung zur Steuerelektrode, die andere Leitung zur Kathode führt, wenn wie üblich der Zündimpuls der Steuerelektroden-Kathoden- Strecke zugeführt wird. Da die Hauptanschlüsse, die zu den Anoden und Kathoden führen, und die Zündleitungsanschlüsse , 35 die zu den Steuerelektroden führen, sehr unterschiedliche
OMPI
Drahtquerschnitte und auch unterschiedliche Anschlußtech¬ niken aufweisen, entstehen Probleme und zusätzliche Kosten beim Einsatz derartiger Anordnungen. Die auf dem Markt be¬ findlichen ThyristoranOrdnungen mit beispielsweise 20 mm Breite besitzen ein Stecksystem für die Zündleitungen (vgl, das Datenblatt der Firma Semikron Gesellschaft für Gleich¬ richterbau und Electronik mbH, Nürnberg: SKKT40, SKKH40). Dabei sind die Anschlüsse Gl und G2 entweder als Faston- Stecker 2,8 mm x 0,8 mm oder als Rundstecker ausgeführt.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs be¬ schriebene Anordnung dahingehend zu verbessern, daß der An- Schluß der Zündleitungen für die Zuführung der Zündimpulse zu den steuerbaren Halbleiterel .menten erleichtert wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auch Hilfskathodenan¬ schlusse der steuerbaren Halbleiterelemente als getrennten Anschlüsse aus dem Gehäuse herausgeführt sind und daß jeder dieser Hilfskathodenanschlusse und der zu dem gleichen Halb¬ leiterelement gehörende Steueranschluß benachbart, jedoch relativ zu ilirem gegenseitigen Abstand weit entfernt vom nächstliegenden Hauptanschluß angeordnet ist.
Vorzugsweise sind jeweils ein Steueranschluß und ein zuge¬ höriger Hilfskathodenanschluß in einer gemeinsamen Steck¬ buchse zusammengefaßt.
Sind mehrere steuerbare Halbleiterelemente in einem Gehäuse vereinigt, so können die Steueranschlüsse und die zugehöri¬ gen Hilfskathodenanschlusse entweder in einer einzigen, mehrpoligen Steckbuchse oder in mehreren, zweipoligen Steck¬ buchsen zusammengefaßt werden.
O PI
^Ä
y* Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Fig. 1 bis 3 zeigen in drei Ansichten eine bekannte und handelsübliche Halbleiteranordnung;
Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Halb leiteranordnung mit zwei Thyristoren;
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch die Anordnung der Fig. 4 entlang der Linie V - V;
Fig. 6 zeigt e'ine Draufsicht auf die Anordnung der Fig. 4;
Fig. 7 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild der Anord- nung nach Fig. 4.
Die in den Fig. ϊ bis 3 dargestellte bekannte Halbleiteran¬ ordnung enthält zwei hintereinander geschaltete Thyristoren in einem gemeinsamen Gehäuse 11. An der Oberseite des Ge- häuses befindet sich eine Anschlußplatte 10, an der (von links) ein Mittelabgriff A1K2, ein Kathodenanschluß Kl und ein Anodenanschluß A2 angeordnet. Neben dem- Anodenanschluß
A2 befinden sich zwei Steuerelektrodenanschlüsse Gl, ,G2, die als Faston-Stecker ausgeführt sind. Um die Zündimpulse an die Thyristoren führen zu können, muß eine der beiden Zündimpulsleitungen mit dem Steckanschluß für die Steuer- elektroden Gl, G2, die andere Leitung zusätzlich an den zu¬ gehörigen Kathodenanschluß Kl, A1K2 geklemmt werden. Es leuchtet ein, daß die Befestigung einer für hohe Stromstär- ken ausgelegten Anschlußschiene und eines für kleine Strom¬ stärken ausgelegten Steuerdrahtes an derselben Kathoden¬ klemme Schwierigkeiten bringt. Zur Befestigung der Halb¬ leiteranordnung an einem Grund- oder Kühlkörper sind Montagebohrungen 12 vorgesehen.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung'
Bei der in den Fig. 4 bis 6 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführung der Halbleiteranordnung sind zusätzlich Hilfs- kathodenanschlüsse HK1 und HK2 unmittelbar neben den zuge¬ hörigen Steueranschlüssen Gl bzw. G2 vorgesehen. Je ein Steueranschluß Gl, G2 und ein Hilfskathodenanschluß HKT, HK2.- befinden sich als Stifte in einer in der Anschlußplatte 10 aus Kunststoff befindlichen Buchse 13, durchstoßen den Bode. ' 14 der Buchse 13 und sind im Gehäuseinneren über innere, nicht dargestellte Anschlußleitungen mit den Halbleiterele¬ menten verbunden. Die Zündimpulse werden über eine mit einem Stecker verbundenen Doppeldrahtleitung (nicht dargestellt) zugeführt. Der Stecker entspricht in seiner äußeren Form der Form der Buchse.
Ist in einem Gehäuse mehr als ein steuerbares Halbleiterele¬ ment angeordnet, so ist auch mehr als eine Buchse vorgesehen. Wahlweise kann jedoch auch eine vielpolige Buchse vorgesehen sein.
Anhand des elektrischen Ersatzschaltbildes der Fig. 7 erkennt man den schematischen inneren Aufbau der erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung. Im dargestellten Fall sind zwei Thyri- stören Thl, Th2 in Serie geschaltet. In diesem Fall ergeben sich drei Hauptanschlüsse, und zwar ein Anodenanschluß A2 für den Thyristor Th2, ein Kathodenanschluß Kl für denn Thy¬ ristor Thl und ein Mittelabgriff A1K2 für den Verbindungs¬ punkt zwischen den beiden Thyristoren Thl, Th2. Die Kathoden der beiden Thyristoren Thl und Th2 sind als Hilfskathodenan¬ schlusse zusätzlich herausgeführt und mit den Steueranschlüs¬ sen in Buchsen 13 zusammengefaßt.
-BÜ EAEΓ
O PI
Gewerbliche Verwertbarkeit
Die er findungs ge äße Halbleiteranordnung kann als Modul zu Aufbau von Stromrichter Schaltungen verwendet werden .
Claims
1. Halbleiteranordnung mit mindestens zwei Halbleiter¬ elementen (Thl, Th2), von denen mindestens eines steuerbar ist, in Form von mit Elektroden versehenen, randseitig iso- ' lierten bzw. passivierten Halbleitertabletten, die elektrischc miteinander verbunden und in einem gemeinsamen Gehäuse (11) angeordnet sind, wobei zwei Hauptanschlüsse als Anoden- und Kathodenanschluß (A2, Kl) und bei Reihenschaltung der Halb¬ leiterelemente (Thl, Th2) ein weiterer Hauptanschluß als Mittelabgriff (A1K2) sowie die Steueranschlüsse (Gl, G2) nach' einer Seite aus dem Gehäuse (11) herausgeführt sind, wobei die beiden Hauptanschlüsse (A2, Kl) auf dieser Gehäuseseite in Reihe und der weitere Hauptanschluß (A1K2) am Ende dieser Reihe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auch Hilfskathodenanschlusse (HK1 und HK2) der steuerbaren Halb¬ leiterelemente (Thl, Th2) als getrennte Anschlüsse aus dem Gehäuse (11) herausgeführt sind und daß jeder dieser Hilfs¬ kathodenanschlusse (HKl, HK2) und der zu dem gleichen Halb¬ leiterelement (Thl, Th2) gehörende Steueranschluß (Gl, G2) benachbart, jedoch relativ zu ihrem gegenseitigen Abstand weit entfernt vom nächstliegenden Hauptanschluß (A2) ange¬ ordnet ist..
2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Zusammenfassung jeweils eines Steueranschlusses (Gl,
G2) und jeweils eines zugehörigen Hilfskathodenanschlusses (HKl, HK2) in einer gemeinsamen Steckbuchse (13).
3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, ge- kennzeichnet durch eine räumliche Anordnung der Steuer-
OA.PI >. vvipo *
'
anschlüsse (Gl, G2) und der zugehörigen Hilfskathodenan¬ schlusse (HKl, HK2) derart, daß sie durch getrennte, jewei einen Steuer nschluß (Gl, G2) und den zugehörigen Hilfs- kathodenanschluß (HKl,rHK2) umfassende Doppelsteckverbin- d ngen kontaktierbar sind.
4. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 mit mehreren steuerbaren Halbleiterelementen, gekennzeichnet durch eine räumliche Anordnung der Steueranschlüsse (Gl, G2) und der zugehörigen Hilfskathodenanschlusse (HKl, HK2) derart, daß sie durch einen gemeinsamen Stecker kontaktierbar sind.
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