JPS585591B2 - 半導体電流変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、平形半導体素子を用いた高圧大電流用の半導
体電流変換装置に関する。

高圧大電流用の半導体電流変換装置、例えば整流装置を
構成するにあたっては単一の半導体素子を用いたのでは
耐圧的にもまた電流容量的にも不足なので、複数個の半
導体素子を直．並列に接続して所望の耐圧および電流容
量を得るようにしている。

複数飼の半導体素子を直．並列に接続して変換装置を構
成する場合、半導体素子として平形半導体素子を用い、
これを所望の結線に応じて冷却体としての働きを兼ねる
導電片および必要に応じて絶縁片を介して積重ね、弾性
的な押圧力を加えて電気的、熱的な接続を行わせるいわ
ゆるスタック構成をとることは知られており、ねじ込み
ボルトを有するいわゆるスメッド形の半導体素子を用い
た場合に比べて、装置の小形化、組立の簡単化を図るこ
とが可能である。

さて最近高圧大電流用整流装置の小形化の一手段として
フロン液に素子を浸漬したフロン沸騰冷却式が考えられ
ているが、小形の圧力容器に収容できしかも保守の容易
な整流装置の具体化が望まれていた。

それにはまだ前記ス汐ツクの構成および接続方法では小
形圧力容器に収容することは困難であった。

このようなスタック構成を取った従来公知の高圧大電流
用整流装置の構成例を第１および３図に示す。

第１図において１は平形半導体素子であり、ダイオード
の符号により示す整流方向を持っている。

２は冷却体を兼ねた導電片であり、銅やアルミニクムの
ような熱および電気良導性の材料からなる。

３は絶縁材料、例えばセラミックスからなる絶縁片であ
る。

これら各部品の積層体、即ちスタックは図示しない枠体
内に収容され、両端の絶縁片３間にバネを介して弾性的
な押圧力が加えられることで、素子１と導電片２との良
好な熱的、電気的接触およびスタックの機械的な支持が
達せられる。

各２個ずつの素子１を挾む導電片２はリ一ド４によって
並列に接続されており、図において左端の単位スｌツク
のり一ド４からは、一方の端子リード５め引出されてい
る。

この単位スメックの中間の導電片２はリ一ド６を介して
右隣りの単位スｌツクのリード４に、そしてこの単位ス
メックの中間の導電片２はリードＩを介して右端の単位
スメツクのリード４にそれぞれ接続され、右端の単位ス
汐ツクの中間の導電片２からは他方の端子リード８が引
出されている。

従って、上記の半導体装置は、第２図に示すように、各
２個ずつの半導体素子１を並列接続した単位スタックを
３つ直列に接続した回路を構成する。

第３図は、第４図に示す３個の半導体素子１を並列接続
した単位スタックを３つ直列比接続した回路を構成する
装置を示す。

図中符号１，２．３は、第１図と同一の部品を示す。

簡単のため、両端子リード５．８以外のリードの符号は
省略してある。

第１図および第３図に示した構成法を発展させることに
より、より多数の素子を直，並列接続した半導体電流変
換装置を作ることは容易である。

このスタック構成を取った半導体電流変換装置は、スタ
ツド形半導体素子を用いたこの種装置と比べて、前述の
通り、小形でありまたその組立ても簡単であるという特
徴を有している。

本発明の目的は、このスタック構成を持つ半導体電流変
換装置の特徴をより一層助長し、さらに小形、軽量で、
小形圧力容器内にも収容可能とししかも安価な高圧大電
流用整流装置を提供することにある。

本発明は、各単位スメツク間を絶縁するために従来装置
で必要とされていた絶縁片の省略と簡易な直並列手段と
することにより、この目的を達成しようとする。

しかして本発明は、単位スメツク間の絶縁片なしに多数
の平形半導体素子を直，並列に接続した回路を構成する
ことを可能とするため、複数の素子を整流方向力一致す
るように導電片を介在させながら積層した単位直列スタ
ックを、導電片を介在させて、隣り合うスタックの陽極
または陰極が互に向い合うように積層してスタックを構
成し、各単位直列ス汐ツクの等電位となるべき導電片間
をそれぞれ短絡して行くと共に、単位スタックの両端部
に位置する導電片にそれぞれ端子リードを設けることを
特徴とする。

第５図は本発明の一実施例に係る装置を示し、１は平形
半導体素子、２は導電片、３は絶縁体である。

この装置は、３個の平形半導体素子１を、その整流方向
が一致するように導電片２を介在させながら積層した２
つの単位直列スタック５１および５２を積層してなって
おり、両スタック５１５２は、中央の導電片２′を挾ん
で、その陽極で互に向い合っている。

そして両スタックの等電位となるべき導電片２はそれぞ
れリード５３〜５５により短絡されている。

５７．５８は、単位直列スタックの両端部の導電片２に
接続された端子Ｉ一ドを示す。

この装置は、第６図に示す３個の平形半導体素子１０単
位直列スメツクを２つ並列に麺続した整流回路を構成す
る。

第７図は、本発明の他の実施例を示し、この場合には、
３つの単位直列スタック７１〜７３が用意され、ス汐ツ
ク７１と７２は、その陽極で互に向い合い、ス汐ツク７
２と７３はその陰極で互に向い合っている。

図中の符号１．２．３．５７．５８は、第５図と同一の
部分を示す。

なお、互に同電位となるべき導電片２間を接続するリー
ドの符号は省略した。

この装置は、第８図に示す、３つのダイオードの単位直
列スタックを３つ並列接続した整流回路を構成する。

第９図はさらに他の実施例を示し、この装置は４つの単
位直列スタック９１〜９４を有して、第１０図に示すよ
うな回路を構成している。

以上説明した通り、本発明によれば、１アーム内の直列
および並列構成に対して単位スメツク間の絶縁片を省略
して多数の半導体素子を直．並列に接続した回路を構成
することができ、かつ各直列スｌツクの等電位点を短絡
することによって、１素子故障時における電流のバラン
スを崩すことなく各素子群相互間の電流のバランスを保
つことができるので耐電圧の面で配慮がされていれば継
続運転可能といった利点がある。

絶縁片は、前述のように例えばセラミックスからなるも
ので、高価でありまた大きな厚みと重量を有する。

本発明の装置は、従って、従来装置より安価にそして小
形、軽量になり、平杉半導体素子を用いた半導体電流変
換装置の特徴を一層助長した高電田大電流用の整流スタ
ックが形成されるので小形で保守の容易なフロン沸騰冷
却式整流装置等の具体化を可能にものである。

なお、実施例として、ダイオードを用いた整流装置を説
明したが、本発明は、例えばサイリスタを用いた他の電
流変換装置にも応用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は、それぞれ従来装置を示す正面図
、第２図および第４図は、それぞれ第１図および第３図
の装置の結線図、第５図．第７図および第９図は、それ
ぞれ本発明のそれぞれ異なる実施例の正面図、第６図，
第８図および第１０図は、それぞれ第５図，第１図およ
び第９図の装置の結線図である。 １・・・・・・平形半導体素子、２．２′・・・・・・
導電片、３・・・・・・絶縁片、５１，５２．７１〜７
３．９１〜９４・・・・・・単位直列スタック、５３〜
５５・・・・・・リード、５７．５８・・・・・・端子
リード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 乎形半導体素子を導電片を介在させながら積層して
   弾性的な押圧力を加え上記素子を直、並列に接続した回
   路を構成するものにおいて、複数の素子を整流方向が一
   致するように導電片を介在させながら積層した単位直列
   スタックを、導電片を介在させて、隣り合う単位直列ス
   タックの陽極または陰極が互に向い合うように積層して
   スタックを構成し、各単位直列スタックの等電位となる
   べき導電片間をそれぞれ短絡していくと共に、単位スタ
   ックの両端部に位置する導電片にそれぞれ端子リードを
   設けｌアーム内の直列および並列回路を構成したことを
   特徴とする半導体電流変換装置