DE1000534B

DE1000534B - Flaechengleichrichter bzw. -transistor

Info

Publication number: DE1000534B
Application number: DES42833A
Authority: DE
Inventors: Hans Nagorsen
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1954-01-14
Filing date: 1955-02-26
Publication date: 1957-01-10
Also published as: GB777985A; US2780759A; FR1119805A; NL204333A; GB803295A; BE534817A; NL96864C; CH342660A; DE1017291B; US2933662A; NL193055A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung einer Flächengleichrichter- bzw. -transistoranordnung auf der Basis eines Halbleiters vom Charakter des Germaniums oder Siliciums. Flächengleichrichter bzw. -transistoren dieser Art vertragen an sich gewohnlich eine relativ hohe spezifische elektrische Belastung, und es besteht dann das wichtige Problem, die an dem Gleichrichter entwickelte Verlustwärme in wirksamer Weise abzuführen, entweder damit der Flächengleichrichter bzw. -transistor keinen solchen Schaden erleiden kann, der zu seiner Unbrauchbarkeit führt oder eine solche Temperaturbeanspruchung erfährt, daß er vorübergehend unwirksam wird. Im allgemeinen wird es notwendig sein, daß das Flächengleichrichter- bzw. -transistorelement durch eine Halteeinrichtang getragen ist. Eine solche Halteeinrichtung wird dann vorzugsweise unmittelbar für die Abführung der Wärme ausgenutzt. In vielen Fällen ist es jedoch erwünscht, daß entweder das Flächentransistorelement unmittelbar oder zumindest über seinen Halter gegen die übrige Anordnung bzw. das Gerät elektrisch isoliert wird. In diesem Falle entsteht also an der Übergangsstelle, wo das Isoliermaterial eingefügt ist, ein Temperatursprung.

Durch die Erfindung läßt sich die nachteilige Wirkung dieses Temperatursprunges für die Wärmeabfuhr in beachtlichem Maße herabsetzen. Erfindungsgemäß wird die Halteeinrichtung des Flächengleichrichters bzw. -transistors bzw. die zur Wärmeabführung zwischen ihm und einem Träger benutzte Wärmeleitbrücke, die sich über eine Isolierschicht an den im Zuge der Wärmeabführung nachfolgenden Körper anlegt, mit einer größeren Fläche für die Berührung mit diesem Körper ausgestattet, als sie durch die geometrische Grundform für dessen Oberflächenform \Orgegeben wäre. Hat z. B. ein solcher Körper die Form einer Pyramide oder eines Quaders oder eines Prismas, so wird erfindungsgemäß die Berührungsfläche, mit welcher sich der Halter über eine elektrische Isoliermaterialschicht gegen den im Zuge der Wärmeabfuhr folgenden Körper anlegt, gegenüber der durch die geometrische Grundform des Körpers vorgegebenen Oberflächenausdehnung vergrößert. Das kann z. B. erfolgen, indem er an dieser Stelle mit entsprechenden Vertiefungen versehen ist, die eine Passung mit entsprechenden Erhöhungen an dem anderen Körper eingehen, so daß also die Oberflächenformen der Körper ineinander eingreifen. Hierfür kann auch an dem einen Körper eine innere Mantelfläche eines Hohlraumes einer äußeren Mantelfläche an den anderen Körper an der Übergangsstelle zugeordnet sein, wie z. B. ein Konus einem Hohlkonius. Es ist auch möglich, dieses gegenseitige Eingreifen derart zu gestalten, daß an dem einen Körper Formen Flächengleichrichter bzw. -transistor

Anmelder: Siemens-Schuckertwerke,

Aktiengesellschaft, Berlin und Erlangen, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Hans Nagorsen, Berlin-Siemensstadt,
ist als Erfinder genannt worden

gebildet sind, die nach Art der Zinken eines Kammes mit entsprechenden Gegenzinken an dem anderen Teil ineinandergreifen. Eine solche Anordnung hat dien Vorzug, daß sich als Isolierschicht zwischen den beiden Körpern ein zunächst ebenes Gebilde einlegen läßt, beispielsweise eine Folie, etwa aus Triacetat od. dgl. Es steht auch nichts im Wege, gegebenenfalls allein oder zusätzlich an dien Berührungsflächen als Isoliermittel einen geeigneten Stoff zu benutzen, der sich in einer entsprechenden, den elektrischen Anforderungen genügenden dünnen Schicht durch einen Spritzprozeß, Gießprozeß od. dgl. aufbringen oder genetisch z. B. durch einen chemischen oder elektrischem Behandlungsprozeß erzeugen läßt. Hierfür eignen sich insbesondere Stoffe, die gleichzeitig eine relativ gute Wärmeleitfähigkeit haben. Das sind solche keramischen Charakters, wie insbesondere auch Quarz.

Einige beispielsweise Anordnungen für die Anwendung der Erfindung Veranschaulichen die Figuren der Zeichnung.

In den Fig. 1 und 2, welche zwei einander entsprechende Risse zeigen und wobei Fig. 1 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie I-I der Fig. 2 ist, bezeichnet 1 das Flächentransistorelement mit dem Halbleiterkörper i_a und den drei Eelektroden I₆, i_c und i_d. Gegen die beiden Elektroden I₆ und i_c legen sich die beiden Körper 2 und 3, welche einerseits für die Halterung des Transistorelementes 1 dienen und gleichzeitig auch für die Wärmeabfuhr von diesem. An diesen beiden Teilen 2 und 3 sind unmittelbar die weiteren elektrischen Anschlüsse 4 und 5 der beiden Elektroden I₆ und i_c vorgesehen. Der dritte Anschluß

des Elementes, nämlich derjenige der Basiselektrode i_d, ist mit 6 bezeichnet. Die Teile 2 und 3 wirken über kammartig gestaltete Übergangsflächen zusammen mit dem Körper 7, wobei an diesen Übergangsflächen eine Isoliermaterialfolie 8 eingefügt ist, die der Einfachheit halber nur durch einen stärkeren Linienzug angedeutet ist. An dem Körper 7 sind noch mit Gewinde versehene Bohrungen 9 und 10 vorgesehen, durch welche sich das Aggregat an irgendeinem anderen Körper mechanisch und für die weitere Wärmeabfuhr befestigen läßt. Zum Schutz der gesamten Anordnung ist noch eine Kappe 11 vorgesehen, die mit entsprechenden isolierenden Durchführungen 12 bis 14 versehen ist, z. B. aus Glas, und die an ihrem unteren Rande über ein geeignetes Dichtungsmittel 15 mit dem Körper 7 verbunden ist, während sie gegenüber den Haltern 2 und 3 unmittelbar durch die Isoliermaterialfolie 8 elektrisch isoliert ist. Zum gegenseitigen Zusammenspannen der drei Körper 2 bzw. 3 und 7 sind zwei Schraubverbindungen vorgesehen in Form der Schrauben 16, die in entsprechende Gewindelöcher 17 an dem Körper 7 eingeschraubt sind. Hierbei müssen die Schrauben 16 über entsprechende Isoliermaterialzwischenlagen 18 gegen die Körper 2 bzw. 3 elektrisch isoliert sein. Aus dieser Darstellung ist zu erkennen, daß durch diese Anordnung gemäß der Erfindung ein guter Wärmeübergang zwischen den beiden Körpern 2 und 3, welche die Wärme von dem Transistorelement 1 übernehmen, an den Körper 7 trotz der zwischen dem Körper 7 und den beiden anderen Körpern 2 und 3 benutzten elektrischen Isolation erreicht ist.

Die Fig. 3 und 4 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele einer Anordnung gemäß der Erfindung in teilweiser Darstellung. In diesem Falle sind die Körper 2' und 3' jeweils mit einer konischen Aussparung 2/ versehen. Der dem Körper 7 nach Fig. 1 entsprechende Körper 19-20 dieser Anordnung ist von der Übergangsstelle zu den Körper 2' bzw. 3' konusartig gestaltet, wobei an dieser Übergangsstelle wieder eine entsprechende Isolation 8' benutzt ist. An Stelle des Körpers 7 nach Fig. 1 sind in diesem Falle zwei Körper 19 vorgesehen, von denen nur der eine dargestellt ist. Dieser ist an einer Grundplatte 20 durch eine Schraubverbindung 21 befestigt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt eine Abwandlung einer Anordnung nach Fig. 3, wobei in diesem Falle statt einer konischen Übergangsstelle eine zylindrische Übergangsstelle zwischen den Haltern, wie z. B. 2" und dem Körper 19", benutzt ist. Die Isoliermaterialeinlage ist wieder mit 8" bezeichnet.

Claims

PA TE N TA N S P R 0 C H E:

ι. Flächengleichrichter bzw.-transistor, dadurch gekennzeichnet, daß seine Halteeinrichtung bzw. die zur Wärmeabführung zwischen ihm und einem Träger benutzte Wärmeleitbrücke, die sich über eine Isolierschicht an den im Zuge der Wärmeabführung nachfolgenden Körper anlegt, mit einer größeren Fläche für die Berührung mit diesem Körper ausgestattet ist, als sie durch die geometrische Grundform für dessen Oberflächenform vorgegeben wäre.
2. Flächengleichrichter bzw. -transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter bzw. die Wärmeleitbrücke und der im Zuge der Wärmeabführung nachfolgende Körper mit ihren Oberflächen kammartig ineinandergreifen.
3. Flächengleichrichter bzw. -transistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Berührungsflächen der beiden Körper eine Isoliermaterialschicht in Form einer Folie eingelegt ist.
4. Flächengleichrichter bzw. -transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Oberflächenformen mit guter Passung ineinandergreifen und auf sie bzw. mindestens eine derselben eine entsprechende Isoliermaterialschicht durch einen Spritz-, Gieß- oder Zerstäubungsprozeß aufgebracht oder an einer oder beiden einander gegenüberliegenden Flächen der Körper eine entsprechende Isolierschicht erzeugt ist, z. B. durch elektrische Oxydation od. dgl.
5. Flächengleichrichter bzw. -transistor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsquerschnitt zwischen dem Halter, welcher mit dem Gleichrichterelement in Kontakt ist, und dem im Zuge der Wärmeabfuhr folgenden Körper dadurch gebildet wird, daß einer der beiden Körper derart mit einem Hohlraum versehen ist, daß der andere Körper in diesen mit einer entsprechenden Passung eingeführt werden kann und sich über die Isoliermaterialschicht gegen diesen anderen legt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Proc. IRE, Bd. 42, 1954, H. 8, S. 1247 bis 1250.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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