Flächengleichrichteranordnung mit einer Vielzahl von p-n-Gleichrichterelementen
aus Germanium oder Silizium Es ist bereits eine Trockengleichrichteranordnung mit
Selengleichrichterelementen beschrieben worden., bei der eine Vielzahl von Gleichrichterelementen
in einem Isolierrohr zu einer Säule vereinigt ist und, bei der ferner jeweils zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Gleichrichterelementen eine von der Innemmantelfläche
des Rohres geführte Metallplatte eingesetzt ist.Surface rectifier arrangement with a large number of p-n rectifier elements
made of germanium or silicon It is already a dry rectifier arrangement with
Selenium rectifier elements have been described, in which a plurality of rectifier elements
is combined in an insulating tube to form a column and, furthermore, in each case between
two successive rectifier elements one from the inner jacket surface
of the pipe guided metal plate is inserted.
Es ist ferner bekannt, daß bei Flächengleichrichtern mit p-n-Übergang
auf der Basis eines Halbleiters aus Germanium oder Silizium infolge der von ihnen
geführten hohen Ströme die anfallende Verlustwärme pro Flächen- bzw. Volumeinheit
des Elementes wesentlich höher ist als bei Selengleichrichtern, so daß diese Elemente
besonders wirksame Vorkehrungen zur Abführung der Verlustwärme erforderlich machen.It is also known that in surface rectifiers with a p-n junction
on the basis of a semiconductor made of germanium or silicon as a result of them
guided high currents the resulting heat loss per unit area or volume
of the element is much higher than with selenium rectifiers, so that these elements
make particularly effective precautions necessary to dissipate the heat loss.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flächengleichrichteranordnung
mit einer Vielzahl von p-n-Gleichrichterelementen auf der Basis von Germanium oder
Silizium zu schaffen, bei der dem erhöhten Kühlungsbedarf derartiger Elemente Rechnung
getragen ist. Zur Lösung dieser Aufgabe macht die Erfindung insofern von Merkmalen
der bekannten Selengleichrichteranordnung Gebrauch, als bei der Anordnung nasch
der Erfindung die Gleichrichterelemente in einem oder mehreren zylindrischen oder
prismatischen Hohlräumen eines Gehäuses axial zu einer bzw. mehreren Säulen vereinigt
sind und jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gleichrichterelementen ein metallisches,
von der Innenmantelfläche des jeweiligen. Hohlraumes geführtes Abstandsstück eingesetzt
ist. Hiervon ausgehend besteht die Erfindung darin, daß jeweils an einer oder beiden
Stirnseiten eines Abstandsstückes ein p-n-Flächengleichrichterelement aus Germanium
oder Silizium gut wärmeleitend gehaltert ist und daß der wärmeabgebende Oberflächenteil
des Abstandsstückes, der mit dem umgebenden Gehäuse in Kontakt steht, wesentlich
größer ist als der wärmeaufnehmende Oberflächenteil des Abstandsstückes, der mit
einem oder zwei zugeordneten Gleichrichterelementen in Kontakt steht. Zur Herstellung
eines guten Wärmeüberganges sind hierbei die Hohlräume des Gehäuses und die Abstandsstücke
so zu bemessen, daß die Abstandsstücke mit den Hohlraumwänden eine möglichst gute
Passung eingehen. Mindestens an den Enden der Säulen bzw. der Hohlräume des Gehäuses
sind entsprechende elektrische Anschlüsse vorgesehen. Damit auch zwischen der äußeren
Oberfläche des Gehäuses und dem umgebenden Kühlmittel, beispielsweise Luft, ein
guter Wärmeübergang stattfindet, wird die Gehäuseoberfläche mit Vorteil möglichst
groß gewählt. Das kann entweder durch .eine entsprechend große Wandstärke des Gehäuses
erreichst werden oder dadurch, daß die äußere Oberfläche des Gehäuses mit Rillen
oder Rippen versahen wird, die beispielsweise in, der Umfangsrichtung der von dem
Gehäuse eingeschlossenen. Hohlräume oder parallel zu deren Achsrichtung verlaufen.
Das Gehäuse wird zweckmäßig aus, einem Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit hergestellt,
z. B. aus keramischem Material. Man kann aber dass Gehäuse auch aus Metall anfertigen.
In diesem Fall wird zwischen der äußeren Mantelfläche der metallischen Abstandsstücke,
die die Gleichrichterelemente tragen, und den inneren Mantelflächen des metallischen
Gehäuses eine elektrisch isolierende Schicht vorgesehen. Diese kann aus einer besonders
eingeführten Hülse ans Isoliermaterial bestehen oder einem entsprechenden Isolationsüberzug
des Abstandsstücke oder der inneren Mantelfläche des Hohlraumes. Besteht das Gehäuse
z. B. aus Aluminium, so, kann der isolierende Überzug auch durch eine Oberflächenbehandlung
der Innenwand des -Gehäuses in Form der Eloxalschicht erzeugt werden. Die Abstandsstücke,
an denen die Gleichrichterelemente gehaltert sind, können massive Körper sein. Sie
können aber auch als Hohlkörper aufgebaut sein, um Gewicht zu sparen. Vorzugsweise
kann an der Stirnfläche der Abstandsstücke. für eine sichere Befestigung und Wärmekontaktgabe
der Gleichrichterelemente eine entsprechende pfannenartige Vertiefung vorgesehen
werden, in welche das Gleichrichterelement eingesetzt :und in welcher es z.-B. v-erlötat
werden kann. Bestehst das Gleichrichterelement auf der kontaktgebenden Fläche aus
einem Material, für :dass eine Lötung nicht möglich 'ist, -so
kann
es gegebenenfalls auch ausreichend sein, die Kontaktfläche des Gleichrichterelementes
in die mit einem flüssigen Lot vorgefüllte Pfanne einfach einzudrücken. Hierdurch
entsteht ein genügend guter Wärmekontakt und eine ausreichende Haftung, ohne daß
eine direkte Verlötung stattgefunden, hat.The present invention is based on the object of a surface rectifier arrangement
with a variety of p-n rectifier elements based on germanium or
To create silicon that takes into account the increased cooling requirements of such elements
is worn. In order to achieve this object, the invention makes features in this respect
the known selenium rectifier arrangement use than in the arrangement nasch
of the invention, the rectifier elements in one or more cylindrical or
prismatic cavities of a housing axially combined into one or more columns
are and between two successive rectifier elements a metallic,
from the inner surface of the respective. Cavity guided spacer used
is. Proceeding from this, the invention consists in that in each case on one or both
Front sides of a spacer a p-n surface rectifier element made of germanium
or silicon is held with good thermal conductivity and that the heat-emitting surface part
of the spacer, which is in contact with the surrounding housing, is essential
is larger than the heat-absorbing surface part of the spacer, which is with
is in contact with one or two associated rectifier elements. For the production
A good heat transfer are the cavities of the housing and the spacers
to be dimensioned so that the spacers with the cavity walls as good as possible
Enter into fit. At least at the ends of the columns or the cavities of the housing
appropriate electrical connections are provided. So also between the outer
Surface of the housing and the surrounding coolant, for example air
Good heat transfer takes place, the housing surface is advantageously as possible
chosen large. This can either be achieved by a correspondingly large wall thickness of the housing
be achieved or by the fact that the outer surface of the housing with grooves
or ribs is provided, for example in, the circumferential direction of the
Enclosed housing. Cavities or run parallel to their axial direction.
The housing is expediently made of a material with good thermal conductivity,
z. B. made of ceramic material. But you can also make the case out of metal.
In this case, between the outer surface of the metallic spacers,
which carry the rectifier elements, and the inner surface of the metallic
Housing provided an electrically insulating layer. This can be a special one
introduced sleeve to the insulating material or a corresponding insulation coating
of the spacers or the inner surface of the cavity. Passes the housing
z. B. made of aluminum, so the insulating coating can also by a surface treatment
the inner wall of the housing in the form of the anodized layer. The spacers,
on which the rectifier elements are held, can be massive bodies. she
but can also be constructed as a hollow body in order to save weight. Preferably
can on the face of the spacers. for secure attachment and thermal contact
the rectifier elements a corresponding pan-like recess is provided
in which the rectifier element is used: and in which it is e.g. v-soldered
can be. If the rectifier element consists of the contact-making surface
a material for: that soldering is not possible, -so
can
it may also be sufficient, the contact surface of the rectifier element
simply press it into the pan that has been pre-filled with a liquid solder. Through this
there is a sufficiently good thermal contact and sufficient adhesion without
direct soldering has taken place.
Die Abstandsstücke, an denen mindestens ein Gleichrichterelement befestigt
ist, können, beispielsweise kreiszylindrische Form aufweisen. Sie können aber auch
eine andere zylindrische Form, z. B. mit elliptischer Grundfläche oder auch einen
polygonalen Querschnitt senkrecht zu ihrer Achsrichtung besitzen. Die vorliegende
Gleichrichteranordnung kann derart aufgebaut sein, daß sie entweder nur eine einzige
Säule aus aufeinandergeschichteten Gleichrichterelementen aufweist oder, wie bereits
angedeutet, auch mehrere solche Säulen. Sind in einer solchen Einheit mehrere solche
Säulen vereinigt, so werden die einzelnen Säulen mit Vorteil derart nebeneinander
angeord.net, daß sie in der gleichen Fluchtrichtung liegen.. so daß der entstehende
Körper eine flache Form aufweist. Diese Gleichrichtereinheit kann dann mit ihrer
größten Fläche in einem Gerät auf einem solchen geeigneten Träger bzw. auf der Grundplatte
des Gerätes befestigt werden, daß ein, großer Wärmeübergangsquerschnitt zwischen
dem Körper der Gleichrichteranordnung und dem Gerät erreicht wird und somit dieses
in wirksamer Weise für die Abführung der Wärme an die umgebende Luft oder ein anderes
Kühlmittel ausgenutzt werden kann.The spacers to which at least one rectifier element is attached
can, for example, have a circular cylindrical shape. But you can too
another cylindrical shape, e.g. B. with an elliptical base or one
have a polygonal cross-section perpendicular to their axial direction. The present
Rectifier arrangement can be constructed in such a way that they either only have a single
Has a column of stacked rectifier elements or, as already
indicated, also several such pillars. There are several such in such a unit
If columns are combined, the individual columns are advantageously next to one another in this way
angeord.net that they are in the same direction of escape .. so that the resulting
Body has a flat shape. This rectifier unit can then with their
largest area in a device on such a suitable carrier or on the base plate
of the device that a large heat transfer cross-section between
the body of the rectifier assembly and the device is reached and thus this
in an effective way for the dissipation of heat to the surrounding air or another
Coolant can be used.
Beispielsweise Anordnungen -für die Anwendung der Erfindung veranschaulichen
die Figuren der Zeichnung.For example, illustrate arrangements for practicing the invention
the figures of the drawing.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bezeichnet 1 einen hülsenartigen
Körper aus keramischem Material. In diesem ist eine Vielzahl von Elementen 2 angeordnet.
Jedes derselben besteht aus einem metallischen Abstandsstück 2a. Dieses ist an einer
Stirnfläche, mit einer pfannenartigen Vertiefung 2 b versehen. In diese Vertiefung
ist das eigentliche Gleichrichterelement 2 c eingesetzt, und zwar vorzugsweise so,
daß es mit seiner einen Elektrodenfläche über die Stirnfläche des Metallkörpers
2a hervortritt. Werden die einzelnen Elemente 2b in die Hülse eingeführt, so entsteht
durch die Aufeinanderschichtung dieser Elemente unmittelbar eine elektrische Reihenschaltung
der Elemente. Der Körper 1 ist an seinen Enden mit Endkappen 3 bzw. 4 versehen,
die gleichzeitig elektrische Anschlüsse bilden können.. Für eine Lagesicherung und
die Erhaltung des gegenseitigen Kontaktdruckes zwischen den einzelnen Körpern 2
und den Gleichrichterelementen 2 c sorgt eine Feder 5, die sich einerseits gegen
die Kappe 4 und andererseits gegen einen metallischen Körper 6 abstützt, der auf
das Ende der Säule aus den. Elementen 2 wirkt.In the embodiment of FIG. 1, 1 denotes a sleeve-like
Body made of ceramic material. A plurality of elements 2 are arranged in this.
Each of them consists of a metallic spacer 2a. This is at one
Front face, provided with a pan-like recess 2 b. In this recess
the actual rectifier element 2 c is used, preferably so,
that it has one electrode surface over the end face of the metal body
2a emerges. If the individual elements 2b are inserted into the sleeve, this results
The stacking of these elements creates an electrical series connection
of the elements. The body 1 is provided at its ends with end caps 3 and 4, respectively,
which can form electrical connections at the same time. For securing the position and
the maintenance of the mutual contact pressure between the individual bodies 2
and the rectifier elements 2 c provides a spring 5, which on the one hand counteracts
the cap 4 and on the other hand is supported against a metallic body 6, which on
the end of the column from the. Elements 2 acts.
Eine solche beispielsweise Ausführung kann auch weitergebildet werden,
wenn es erwünscht ist, daß nicht nur Endanschlüsse der aufeinandergeschichteten
Säule aus den Gleichrichterelementen vorhanden sind, sondern auch entsprechende
Zwischenanschlüsse an der Gleichrichterelementesäule, wobei diese Anschlußleitungen
vorzugsweise ebenfalls durch das oder die Enden der Hülse 1 herausgeführt werden.
Dabei können die Schichtrichtungen der Gleichrichter in den einzelnen Rohrabschnitten
verschieden sein, wodurch die verschiedenartigsten Schaltungen, z. B. Brückenschaltungen
usw., hergestellt werden können. Für die Herausführung der entsprechenden Anschlußleitungen
können entweder die Körper 2 an ihrer äußeren Mantelfläche oder der Körper 1 an
seiner inneren Mantelfläche oder auch beide mit entsprechenden Aussparungen versehen
sein, damit die Anschlußleitungen verlegt werden können von der entsprechenden Stelle
in der Gleichrichterelementesäule bis zum äußeren Anschluß. Eine solche Anschlußleitung
kann, beispielsweise unmittelbar an dem metallischen Kühlkörper eines Gleichrichterelementes,
der sich an: der erwünschten Anschlußstelle befindet, befestigt sein, z. B. durch
Verlötung. Es genügt gegebenenfalls aber auch, die Anschlußleitung zwischen zwei
aufeinanderfodgende Gleichrichterelementeanordnungen einzulegen, wobei eine flache
Form der Anschlußleitung dann zweckmäßig ist. Nachdem die Gleichrichterelemente
in die Hülse eingeschichtet worden sind, kann diese gasdicht abgeschlossen werden.
Es kann, vorher im Innern, der Hülse entweder ein Vakuum erzeugt sein oder eine
entsprechende Schutzgasfüllung, z. B. aus Stickstoff oder Wasserstoff, vorgesehen
werden. In der Hülse bzw. den Kanälen kann gegebenenfalls auch ein flüssiges Schutzmittel,
wie z. B. Öl, benutzt werden.Such a design, for example, can also be developed further,
if it is desired that not only end connections of the stacked
Column from the rectifier elements are present, but also corresponding ones
Intermediate connections on the rectifier element column, these connecting lines
are preferably also led out through the end or ends of the sleeve 1.
The layer directions of the rectifiers in the individual pipe sections can be used
be different, whereby the most diverse circuits, z. B. bridge circuits
etc., can be produced. For leading out the corresponding connecting cables
can either the body 2 on their outer surface or the body 1 on
its inner circumferential surface or both are provided with corresponding recesses
so that the connecting cables can be laid from the appropriate point
in the rectifier element column to the external connection. Such a connecting line
can, for example, directly on the metallic heat sink of a rectifier element,
which is located at: the desired connection point, be attached, z. B. by
Soldering. If necessary, however, it is also sufficient to connect the connecting line between two
insert successive rectifier element arrangements, with a flat
Shape of the connecting line is then appropriate. After the rectifier elements
have been layered in the sleeve, this can be sealed gas-tight.
Either a vacuum or a vacuum can be created inside the sleeve beforehand
corresponding inert gas filling, e.g. B. of nitrogen or hydrogen, provided
will. If necessary, a liquid protective agent,
such as B. oil, can be used.
Eine beispielsweise Anordnung für die Anwendung der Erfindung, bei
welcher mehrere Gleichrichtersäulen zu einer Einheit vereinigt sind, veranschaulichen
die Fig.2 und 3 der Zeichnung in zwei einander entsprechenden Rissen.An example arrangement for the application of the invention at
which several rectifier columns are combined into one unit
2 and 3 of the drawing in two corresponding cracks.
7 bezeichnet dabei einen Körper aus keramischem Material. Dieser weist
drei Kanäle 8 bis 10 auf. In jedem der Kanäle ist eine Folge von Gleichrichterelementen
11 eingeschichtet. Dia Enden der Kanäle sind durch gemeinsame Kappen 12 bzw. 13
verschlossen. Jede der Kappen 12 bzw. 13 ist dabei mit einer Durchführung 14 bzw.
15 aus Isoliermaterial versehen, durch welche ein Anschlußleiter 16 bzw. 17 hindurchgeführt
ist. Eine solche Durchführung kann z. B. aus einem mit dem Anschlüßleiter verschmolzenen
Glaskörper bestehen, der eine metallische äußere Fassung aufweist, über welche er
mit dem Körper der Kappe 12 bzw. 13 verlötet wird. In. der Kappe 13 liegt ein Isoliermaterialkörper
18, welcher an seiner den Räumen der beiden Kanäle 9 und 10 zugewandten Seite, deren:
Endflächen er abdeckt, mit einem metallischen Belag 18 a versehen. ist. Ein entsprechender
Isoliermateriailkörper mit einem sinngemäßen Oberflächenbelag 19 a ist in dem Kappenteil
12 vorgesehen und mit 19 bezeichnet. Die in den Kanal 10 eingeschichtete Säule aus
Gleichrichterelementen 11 stützt sich mit ihrem einen Ende gegen den metallischen
Belag 18a des Körpers 18 über eine Feder 20 ab, an ihrem oberen Ende mit der auf
dem letzten Gleichrichterelement liegenden Metallplatte 21 und gegen die Innenfläche
des Kappenteiles 12 über ein Isolierrohr 22. Mit dieser Metallplatte 21 ist der
Anschlußdraht 16 verlötet. Eine gleichartige Anordnung liegt vor in dem Kanal 8,
indem sich die Säule aus den Gleichrichterelementen 11 in diesem an ihrem oberen
Ende über eine Feder 23 gegen den metallischen Belag 19 a des Körpers 19 abstützt
und an ihrem unteren Ende über die Mettallplatte 24 und das Isolierrohr 25 gegen
die Innenfläche der Kappe 13. An die Platte ist der Anschlußdraht 17 angelötet.
In dem Kanal 9 stützt sich die Gleichrichterelementesäule mit ihrem unteren Ende.
bzw. dem untersten Kühlkörper über eine Feder 26 gegen den metallischen Belag 18a
des Körpers 18 ab und mit ihrem oberen Ende über das letzte Gleichrichterelement
der Säule gegen den metallischem, Belag 19 a an ziem Körper 19. Die metallischen
Beläge 18a bzw. 19a wirken als Kontaktbrücken zwischen den Gleichrichtersäulen in
den Kanälen 10 und 9 bzw. 9 und B.7 denotes a body made of ceramic material. This one points
three channels 8 to 10. In each of the channels there is a series of rectifier elements
11 layered. The ends of the channels are covered by common caps 12 and 13, respectively
locked. Each of the caps 12 and 13 is provided with a passage 14 or
15 made of insulating material, through which a connecting conductor 16 or 17 is passed
is. Such an implementation can, for. B. from a fused with the connecting conductor
There are glass body, which has a metallic outer frame, over which it
is soldered to the body of the cap 12 and 13, respectively. In. the cap 13 is a body of insulating material
18, which on its side facing the spaces of the two channels 9 and 10, whose:
It covers end faces, provided with a metallic coating 18 a. is. A corresponding one
Isoliermateriailkörper with an analogous surface covering 19 a is in the cap part
12 and designated by 19. The column stratified in the channel 10
Rectifier elements 11 are supported with their one end against the metallic
Lining 18a of the body 18 via a spring 20, at its upper end with the on
the last rectifier element lying metal plate 21 and against the inner surface
of the cap part 12 via an insulating tube 22. With this metal plate 21 is the
Connection wire 16 soldered. There is a similar arrangement in channel 8,
by the column of the rectifier elements 11 in this at its upper
The end is supported against the metallic covering 19 a of the body 19 via a spring 23
and at its lower end over the metal plate 24 and the insulating tube 25 against
the inner surface of the cap 13. The connecting wire 17 is soldered to the plate.
The rectifier element column is supported with its lower end in the channel 9.
or the lowermost heat sink via a spring 26 against the metallic covering 18a
of the body 18 from and with its upper end over the last rectifier element
of the column against the metallic, covering 19 a on much of the body 19. The metallic
Linings 18a and 19a act as contact bridges between the rectifier columns in
channels 10 and 9 or 9 and B.