Силовой полупроводниковый блок

 

Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике, в частности к силовым полупроводниковым модулям, предназначенным для эксплуатации в статических преобразователях электрической энергии. Цель - повышение эффективности охлаждения и надежности модуля. Цель достигается тем, что силовые полупроводниковые приборы 1, расположенные между теплоотводящими элементами 2 и токоведущими шинами 3, размещены в герметичной емкости 4, частично заполненной легкокипящей диэлектрической жидкостью 5, например фреоном 113. Сверху расположен конденсатор 6, соединенный с герметичной емкостью 4. Токоотводящие элементы 2 имеют боковые полости 7, выполненные из металлической решетки 8-с круглыми отверстиями 9. Внутри полостей расположены плавающие шарообразные элементы 10. Удельный вес материала шарообразных элементов равен удельному весу диэлектрической жидкости, а диаметр шарообразных элементов равен rims 1,1 dote, где с1шэ - диаметр шарообразных элементов; dote - диаметр отверстий решетки. 1 ил. С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 01 L 25/00, 23/427

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В

/ (21) 4738027/07 (22) 14.06.89 (46) 15.09.91. Бюл. М 34 (71) Мордовский государственный университет им.Н.П.Огарева (72) В.М.Каликанов и А,Т.Туник (53) 621.396.67.7(088.8) (56) Патент Японии М 51 — 47580, кл. Н 01 (23/34, 1973.

Патент Японии М 51 — 47576, кл. Н 01 L23/34, 1973. (54) СИЛОВОЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ

БЛОК (57) Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике, в частности к силовым полупроводниковым модулям, предназначенным для эксплуатации в статических преобразователях электрической энергии. Цель — повышение эффективности охлаждения и надежностИ модуля. Цель доИзобретение относится к силовой полупроводниковой технике, в частности к силовым полупроводниковым модулям, предназначенным для эксплуатации в статических преобразователях электрической энергии.

Цель изобретения — повышение эффективности охлаждения и надежности.

Изобретение поясняется чертежом.

Силовые полупроводниковые приборы

1, расположенные между теплоотводящими элементами 2 и токоведущими шинами 3, размещены в герметичной емкости 4, заполненной легкокипящей диэлектрической жидкостью 5, например фреоном 113. Сверху расположен конденсатор 6, соединенный

„„ Ы„„1677749 А1 стигается тем, что силовые полупроводниковые приборы 1, расположенные между теплоотводящими элементами 2 и токоведущими шинами 3, размещены в герметичной емкости 4, частично заполненной легкокипящей диэлектрической жидкостью

5, например фреоном 113. Сверху расположен конденсатор 6, соединенный с герметичной емкостью 4. Токоотводящие элементы 2 имеют боковые полости 7, выполненные из металлической решетки 8.с круглыми отверстиями 9, Внутри полостей расположены плавающие шарообразные элементы 10. Удельный вес материала шарообразных элементов равен удельному весу диэлектрической жидкости, а диаметр шарообразных элементов равен ошэ 1,1 ботв, где ощ3 диаметр шарообразных элементов; doTB — диаметр отверстий решетки. 1 ил. с герметичной емкостью 4. Теплоотводящие элементы 2, имеют боковые полости 7, выполненные из металлической решетки 8 с круглыми отверстиями 9. Внутри полостей расположены плавающие шарообразные элементы 10.

Силовой полупроводниковый блок работает следующим образом.

При подводе электрического тока к силовым полупроводниковым приборам 1 с помощью токоведущих шин тепло, выделяемое приборами, передается теплоотводящим элементам 2, Легкокипящая диэлектрическая жидкость 5 закипает на боковых поверхностях теплоотводящих элементов 2, наступает пузырьковый режим ки1677749 пения. Пары жидкости из герметичной емкости 4 поступают в конденсатор 6, конденсируются, конденсат стекает обратно в герметичную емкость.

При дальнейшем увеличении тока через полупроводниковые приборы увеличиваются тепловые потери, пузырьковый режим кипения переходит в пленочный, теплоотдача (охлаждение полупроводниковых приборов) ухудшается. Для исключения этого используются плавающие шарообразные элементы 10, находящиеся внутри боковых полостей 7. Под воздействием кипящей жидкости и паровых пузырей, которые совершают пульсирующие движения около боковых поверхностей теплоотводящих элементов, шарообразные элементы приходят в движение, периодически соприкаса. ются этими боковыми поверхностями и разрушают при этом образующуюся паровую пленку на них. Это позволяет увеличить отводимые тепловые потоки от теплоотводящих элементов и, соответственно, от силовых полупроводниковых приборов. За счет того, что диаметр отверстий 9 в металлической решетке 8 меньше, чем диаметр плавающих шарообразных элементов, шарообразные элементы не могут выходить за пределы боковых полостей 7.

Использование данного изобретения для охлаждения мощных отечественных силовых полупроводниковых приборов на токи 630 — 1600 А позволяет существенно снизить тепловое сопротивление охлаждающей системы и, следовательно, полное тепловое сопротивление "йолупроводниковая структура — окружающая среда", что, в свою очередь приводит к увеличению нагрузочной способности приборов, Повышение нагрузочной способности приборов, т.е. повышение максимально допустимого тока в

5 открытом состоянии позволяет снизить количество полупроводниковых приборов в силовых схемах статических преобразователей электрической энергии, соответственно снизить такое же количество

10 охладителей, что приведет к экономии дорогостоящих силовых полупроводниковых приборов, остродефицитных материалов охлаждающих систем: меди, олова, алюминия и т,д.

15 Формула изобретения . Силовой полупроводниковый блок, содержащий конденсатор, соединенный с герметичной емкостью, частично заполненной легкокипящей диэлектрической жидкостью, 20 в которую погружены мощные полупроводниковые приборы с теплоотводящими элементами между ними и токоведущими шинами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаж25 дения и надежности блока, каждый теплоотводящий элемент снабжен боковыми полостями, ограниченными металлической решеткой, полости содержат плавающие шарообразные элементы, при этом удель30 ный вес материала шарообразных элементов равен удельному весу диэлектрической жидкости, а диаметр шарообразных элементов равен ошэ — 1,1оотв, 35 где d ma — диаметр шарообразных элементов;

d078 — диаметр отверстий решетки.

1677749

Составитель О.Наказная

Редактор Г.Мозжечкова Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид .

Заказ 3117 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва. Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101