Низкоиндуктивно управляемый запираемый тиристор

 

Использование: в области силовой полупроводниковой техники. Сущность изобретения: полупроводниковый элемент, в частности тиристор, содержит расположенную в корпусе полупроводниковую подложку, анод, катод, кольцевой вывод управляющего электрода, выступающий из корпуса, и кольцевой вывод вспомогательного катода, выступающий из корпуса для контактирования вспомогательного катода. Вывод вспомогательного катода и/или вывод управляющего электрода имеют на своем периметре, по меньшей мере, одну прорезь. В полупроводниковом устройстве элемент, в частности тиристор, для низкоиндуктивного соединения с установленной на соединительной плате схемой управления расположен в монтажном отверстии в соединительной плате так, что вывод управляющего электрода находится на одной стороне соединительной платы параллельно соединительной плате и выступает за край монтажного отверстия и там соединен с одной стороной соединительной платы. При этом катод находится на другой стороне соединительной платы, где имеет с ней соединение. Вывод вспомогательного катода, который образует соединение катода с соединительной платой, выполнен в виде выступающего в стороны из корпуса и параллельного выводу управляющего электрода концентричного круглого кольца, которое выступает за край монтажного отверстия. Техническим результатом изобретения является создание полупроводникового элемента, а также полупроводникового устройства, которые отличаются простотой конструкции, легким монтажом, а также улучшенным теплообменом со стороны катода. 2 с. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к области силовой полупроводниковой техники. Оно относится к полупроводниковому элементу, в частности тиристору, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также к полупроводниковому устройству согласно ограничительной части пункта 4 формулы изобретения.

Уровень техники Запираемые тиристоры или GCT, как, например, двунаправленные тиристоры (GTO), в некоторых требовательных случаях применения управляются особенно низкоиндуктивно (см., например, статью П. Штайнера, X. Грюнинга и др. Последовательное включение тиристоров GTO для преобразователей частоты высокой мощности, ABB Technik 5/1996, с. 14 - 20, в частности фиг.5). Для низкоиндуктивного соединения между элементом и расположенной на соединительной плате схемой управления в более ранней, неопубликованной заявке на патент предлагался корпус с коаксиальным выводом управляющего электрода, который обеспечивает контактную индуктивность менее 1 нГн между запираемым тиристором и соединительной платой. Согласно этому предложению катод запираемого тиристора контактирует через отдельный от запираемого тиристора металлический лист, например, в виде проходящей непрерывно пластины-основания блока управления. За счет этого упрощается монтаж запираемого тиристора: - на нижнюю пластину-основание с кольцом накладывают соединительную плату с блоком управления; - на нее накладывают вывод управляющего электрода, при этом запираемый тиристор кладут в образовавшийся карман; - с помощью винтов соединяют в разных местах многослойное устройство, состоящее из нижней пластины-основания/кольца, соединительной платы и вывода управляющего электрода запираемого тиристора. За счет этого осуществляют соединения платы с управляющим электродом и катодом запираемого тиристора.

В другом, улучшенном варианте выполнения удается избежать дорогостоящего устройства, состоящего из имеющей большую площадь, выполненной с точными допусками и никелированной пластины-основания и кольца за счет того, что они оба заменяются карманом, изготовленным способом глубокой вытяжки. Тем самым достигается значительное упрощение изготовления.

Однако оба варианта имеют тепловой недостаток: пластина катодного кармана лежит между катодным фланцем и радиатором и образует тем самым второй, дополнительный переход для исходящего от запираемого тиристора и подлежащего отводу тепла. В частности, в системах, требующих эффективного охлаждения, это приводит к заметному (более 5%) снижению общей мощности системы.

Кроме того, в патенте WO 97/21248 раскрыт запираемый тиристор с расположенной в корпусе полупроводниковой подложкой, анодом, катодом, выводом управляющего электрода и выводом вспомогательного катода. При этом вывод вспомогательного катода выполнен в виде трубы, внутреннее полое пространство которой образует токоподвод для вывода управляющего электрода.

В патенте DE-A-4227063 показан запираемый тиристор с фланцем управляющего электрода, который выступает за корпус. Соединение запираемого тиристора с блоком управления происходит через ленточный проводник, который с одной стороны соединен с фланцем управляющего электрода, а с другой стороны контактирует с катодным стержнем.

Сущность изобретения Задачей изобретения является создание полупроводникового элемента, а также полупроводникового устройства, указанного в начале типа, которые не имеют отмеченных недостатков и отличаются, в частности, при простой конструкции и легком монтаже значительно улучшенным теплообменом со стороны катода.

Задача решена с помощью полупроводникового элемента, в частности тиристора с признаками пункта 1 формулы изобретения, а также полупроводникового устройства с признаками пункта 4 формулы изобретения.

Полупроводниковый элемент и полупроводниковое устройство, согласно изобретению состоящее из блока управления и полупроводникового элемента, обеспечивают низкоиндуктивное соединение между блоком управления и изолирующим корпусом полупроводникового элемента. Карман для обеспечения контактирования катода больше не требуется, поскольку непосредственно на корпусе расположен вспомогательный катод. Это достигается за счет того, что в полупроводниковом элементе как вывод управляющего электрода, так и вывод вспомогательного катода содержат соответствующие выступающие за изолирующий корпус фланцы, которые в смонтированном положении полупроводникового элемента охватывают печатную плату или соединительную плату блока управления. Тем самым вывод управляющего электрода и вывод вспомогательного катода образуют пару предпочтительно расположенных параллельно друг над другом колец, между которыми в смонтированном положении тиристора входит до корпуса тиристора соединительная плата. За счет этого можно реализовать низкоиндуктивные кольцевые выводы в виде выступающих фланцев между управляющим электродом и/или катодом и соединительной платой. На сам катод это не оказывает влияния и его можно без ухудшения теплоотвода приводить в непосредственный контакт с радиатором.

Монтаж упрощается посредством придания специальной формы печатной плате и/или полупроводниковому элементу. В первом варианте выполнения печатная плата имеет вогнутый вырез, который можно вдвигать в образованную двумя фланцами щель. В другом варианте выполнения для размещения при монтаже соединительной платы между выводом вспомогательного катода и выводом управляющего электрода тиристора без трудностей и без изменения конфигурации выводов на монтажном отверстии печатной платы и выводах тиристора предусмотрены специальные монтажные средства.

Первый предпочтительный вариант выполнения изобретения отличается тем, что средства выполнены так, что тиристор с осью корпуса, ориентированной перпендикулярно соединительной плате, вставляют в монтажное отверстие и за счет поворота вокруг оси корпуса переводят в положение соединения. Монтаж в этом варианте выполнения особенно прост, в то время как монтажные средства должны быть выполнены относительно сложными. Вывод вспомогательного катода и/или вывод управляющего электрода предпочтительно разделены на множество расположенных по периметру сегментов, отделенных друг от друга первыми прорезями, а монтажное отверстие содержит вторые сегментообразные прорези, расположенные с распределением по внутреннему периметру и по количеству и размерам соответствующие указанным сегментам. При монтаже тиристор с сегментами вставляют через вторые прорези до тех пор, пока соединительная плата не будет находиться между выводами, а затем поворачивают, пока сегменты не будут находиться выше и/или ниже зон между двумя сегментами и там могут быть соединены с соединительной платой.

Второй предпочтительный вариант выполнения изобретения отличается тем, что средства выполнены так, что тиристор с осью корпуса, ориентированной наклонно к соединительной плате, можно ввинчивать в монтажное отверстие. В этом варианте выполнения монтажные средства выполнены особенно простыми, в то время как сам монтаж требует несколько больше ловкости. Вывод вспомогательного катода и/или вывод управляющего электрода предпочтительно имеют на своем периметре по меньшей мере одну выполненную в виде сегмента или шлица первую прорезь, а монтажное отверстие имеет на своем внутреннем периметре по меньшей мере одну выполненную в виде сегмента или шлица вторую прорезь.

Преимуществом применения выполненной в виде сегмента или шлица прорези является то, что соединительная плата имеет только незначительный разрыв. За счет этого оптимизируется крутизна тока управляющего электрода.

Монтажные средства (сегменты, соответственно прорези) могут находиться только на выводе вспомогательного катода, только на выводе управляющего электрода или на обоих выводах. В первом случае необходимо тиристор (сверху) вводить катодной стороной вперед в монтажное отверстие. Во втором случае необходимо тиристор (снизу) вводить анодной стороной вперед в монтажное отверстие. В третьем последнем случае введение тиристора можно осуществлять по выбору с одной из двух сторон.

Обычно такие полупроводниковые устройства, состоящие из соответствующего блока управления с расположенным в нем полупроводниковым элементом, выполняют, располагая их стопкой друг на друге. Преимуществом полупроводникового устройства согласно изобретению является то, что при неисправности одного полупроводникового элемента нет необходимости в разборке всей стопки для замены дефектного элемента.

Другие воплощения изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.

Краткое описание чертежей Ниже приводится подробное описание примера выполнения изобретения со ссылками на чертежи, на которых изображено: фиг. 1 - полупроводниковое устройство согласно изобретению со встроенным полупроводниковым элементом в изометрической проекции; фиг. 2а - полупроводниковый элемент согласно примеру выполнения изобретения (без монтажных средств) в изометрической проекции;
фиг. 2b - тиристор согласно фиг.2а, вставленный в соединительную плату, на виде сбоку;
фиг. 2с - полупроводниковый элемент согласно другому примеру выполнения изобретения на виде сбоку;
фиг.3а - разрез полупроводникового элемента согласно фиг.2с;
фиг. 3b - частичный разрез полупроводникового элемента согласно третьему примеру выполнения изобретения;
фиг.4 - блок управления согласно изобретению;
фиг.5 - часть смонтированного полупроводникового элемента согласно второму варианту выполнения в увеличенном масштабе;
фиг.6 - часть смонтированного полупроводникового элемента согласно четвертому варианту выполнения в увеличенном масштабе;
фиг. 7а - пятый предпочтительный пример выполнения тиристора согласно изобретению с монтажными средствами в виде сегментированных выводов, на виде сверху;
фиг. 7b - согласованные с тиристором, показанным на фиг.7а, монтажные средства в виде сегментообразных прорезей в соединительной плате;
фиг. 7с - тиристор согласно фиг.7а после его введения по направлению оси в соединительную плату, на виде сверху;
фиг.7d - конфигурация согласно фиг.7с после поворота тиристора в монтажном отверстии;
фиг. 8а - шестой предпочтительный пример выполнения тиристора согласно изобретению с монтажными средствами в виде сегментообразных прорезей в выводах, на виде сверху;
фиг. 8b - согласованные с тиристором, показанным на фиг.8а, монтажные средства в виде сегментообразных прорезей в соединительной плате;
фиг. 8с - тиристор согласно фиг.8а перед завинчиванием кольца вывода катода в прорезь в соединительной плате, на виде снизу;
фиг.8d - тиристор согласно фиг.8а после завинчивания кольца вывода катода в прорези в соединительной плате на виде снизу;
фиг. 9а - седьмой предпочтительный пример выполнения тиристора согласно изобретению с монтажными средствами в виде шлица в выводе вспомогательного катода на виде сверху;
фиг. 9b - согласованные с тиристором, показанным на фиг.9а, монтажные средства в виде шлица в соединительной плате.

Пути реализации изобретения
На фиг.1 показано полупроводниковое устройство НТ согласно изобретению. Полупроводниковое устройство НТ состоит из блока GE управления с печатной платой, называемой также соединительной платой 1, и расположенными на ней электрическими компонентами 2, а также из удерживаемого в соединительной плате 1 мощного полупроводникового элемента 3.

Обычно, соединительная плата 1 выполнена многослойной. По меньшей мере часть электрических компонентов 2 служит для управления током управляющего электрода и состоит, например, из конденсаторов.

На фиг.2а показан в изометрической проекции полупроводниковый элемент в виде тиристора, согласно примеру выполнения изобретения. Запираемый тиристор 3 содержит (показанную на фиг.3а) полупроводниковую подложку 31 на основе кремния, на которой известным образом расположено рядом друг с другом множество отдельных элементов.

Полупроводниковая подложка 31 предпочтительно помещена между двумя молибденовыми дисками 32. Полупроводниковая подложка 31 расположена в герметично закрытом изолирующем корпусе 30. Корпус 30 в данном примере выполнен осесимметричным относительно оси 39 корпуса. Корпус состоит из цилиндрической боковой части, которая обычно выполнена из керамики и для увеличения длины пути скользящего разряда имеет волнообразный профиль (показан на фиг. 2с). На торцевых сторонах корпуса 30, как показано на фиг.2b, расположены круглый, имеющий большую поверхность анод 33 (верхняя торцевая сторона) и соответствующий катод 34 (нижняя торцевая сторона), через которые тиристор 3 в находящейся под осевым давлением стопке соединяется электрически и термически со смежными теплоотводами.

В плоскости между анодом 33 и катодом 34 в стороны от корпуса 30 выступает концентрично окружающий корпус 30, кольцеобразный вывод 35 управляющего электрода, который образует радиально выступающий из корпуса 30 фланец управляющего электрода. Фланец управляющего электрода предпочтительно образует, по меньшей мере, приблизительно полный круг, причем он имеет распределенные по периметру первые резьбовые отверстия 35'.

Параллельно выводу 35 управляющего электрода в плоскости ниже вывода 35 управляющего электрода находится вывод 36 вспомогательного катода, который выполнен в виде выступающего в боковом направлении за корпус 30 окружающего катод 34, концентричного круглого кольца и образует фланец вспомогательного катода. Фланец вспомогательного катода имеет множество вторых резьбовых отверстий 36', расположенных соосно с первыми резьбовыми отверстиями 35' фланца управляющего электрода.

Вывод 35 управляющего электрода и вывод 36 вспомогательного катода состоят каждый из металлического кольца, которые предпочтительно припаяны твердым припоем. Снаружи корпуса 30 выводы проходят, по меньшей мере, приблизительно параллельно друг другу, причем, по меньшей мере, выходящая за корпус 30 часть одного и/или другого вывода 35, 36 выполнена плоской. Оба вывода 35, 36 предпочтительно имеют одинаковый наружный радиус.

На фиг.3b показан третий вариант выполнения. В этом случае выводы снаружи корпуса 30 проходят не сразу плоско относительно друг друга, а имеют выгибы и/или углубления.

В показанных на фиг. 2с и 3b вариантах выполнения оба вывода 35, 36 имеют, по меньшей мере, приблизительно одинаковую толщину. При этом эта толщина выбрана так, что электрическое сопротивление кольца проводника вокруг корпуса 30 значительно меньше общего сопротивления контура управляющего электрода. Толщина фланцев обычно составляет 0,3 - 0,5 мм.

Расстояние между выводом 35 управляющего электрода и выводом 36 вспомогательного катода относительно невелико. Его выбирают так, чтобы индуктивность кольца проводника вокруг корпуса 30 была значительно меньше, чем общая индуктивность контура управляющего электрода. Обычно оно равно 1 - 2,5 мм, предпочтительно по меньшей мере 1,8 мм. Однако это расстояние зависит не только от желаемых электрических свойств, но также от толщины соединительной платы 1 соответствующего блока GE управления, как будет показано ниже.

Как показано на фиг.1 и 2b, тиристор 3 для низкоиндуктивного управления специальным образом соединен с расположенной на соединительной плате 1 схемой управления. Это осуществляется за счет того, что тиристор 3 вставляют в предусмотренное на соединительной плате 1 круглое монтажное отверстие 10. Внутренний диаметр монтажного отверстия 10 значительно меньше, чем наружный диаметр вывода 35 управляющего электрода и вывода 36 вспомогательного катода. За счет этого оба вывода 35, 36 перекрывают соединительную плату 1 на краю монтажного отверстия и могут быть соединены по всему своему периметру непосредственно и с низкой индуктивностью с соединительной платой 1 и/или с имеющимися на обеих сторонах соединительной платы 1 токопроводящими дорожками.

Расстояние между выводом 35 управляющего электрода и выводом 36 вспомогательного катода выбрано так, что, как показано на фиг.2b, соединительная плата 1 своей толщиной входит между ними. Поскольку вывод 36 вспомогательного катода кольцеобразно окружает катод 34, то при выстроенном в стопку тиристоре 3 теплоотвод прилегает непосредственно к катоду, так что отпадают проблемы, возникающие при использовании катодного кармана согласно уровню техники. Однако, с другой стороны, соединительную плату необходимо каким-то образом ввести между обоими выводами 35, 36, для того чтобы верхняя сторона платы непосредственно контактировала с выводом 35 управляющего электрода, а нижняя сторона платы - непосредственно с выводом вспомогательного катода 36.

На фиг.4 показан первый вариант крепления полупроводникового элемента на соединительной плате 1 блока GE управления. Для размещения тиристора 3 согласно изобретению соединительная плата 1 имеет отверстие, которое образовано вогнутым, предпочтительно полукруглым вырезом 10' в соединительной плате 1. Вдоль этого выреза 10' на первой поверхности предусмотрена первая полукруглая металлизированная контактная поверхность 11 для создания электрического контакта с фланцем 35 управляющего электрода. На противоположной второй поверхности нанесена вторая полукруглая металлизированная поверхность 12, которая служит для контактирования фланца 36 вспомогательного катода. По меньшей мере в зоне этих контактных поверхностей 11, 12 соединительная плата 1, включая контактные поверхности 11, 12, имеет толщину, которая по меньшей мере приблизительно соответствует расстоянию между выводом 35 управляющего электрода и выводом вспомогательного катода 36. Две контактные поверхности 11, 12 снабжены сквозными крепежными отверстиями 13, которые расположены на том же расстоянии друг от друга, что и резьбовые отверстия 35', 36' двух выводов 35, 36.

При монтаже тиристора 3 в и/или на блоке GE управления тиристор 3 насаживают на соединительную плату 1 за счет того, что вырез 10 соединительной платы 1 вдвигают между фланцем вывода 35 управляющего электрода и фланцем вывода 36 вспомогательного катода. Затем с помощью электрически изолированных крепежных винтов 4, которые проходят через резьбовые отверстия 35', 36' и крепежные отверстия 13, насаженный полупроводниковый элемент 3 закрепляют на соединительной плате 1, как это показано на фиг.5.

Как показано на фиг.4, предпочтительно предусмотрена зажимная плата 1', которая образует сопрягаемый элемент с описанной выше соединительной платой 1 и которую после насаживания тиристора 3 приставляют к расположенной со стороны выреза торцевой стороне соединительной платы 1. При этом зажимную плату 1' также вдвигают между двумя фланцами 35, 36 и фиксируют с помощью крепежных винтов. За счет этого зажимная плата 1' и соединительная плата 1 образуют круглое отверстие, в котором удерживается полупроводниковый элемент 3. Зажимная плата 1' предпочтительно имеет также контактные поверхности для контактирования вывода 35 управляющего электрода и вывода 36 вспомогательного катода для уменьшения общей индуктивности и повышения запирающей способности. В качестве зажимной платы 1' предпочтительно используют часть, отрезанную при изготовлении выреза 10' соединительной платы 1.

Однако, в принципе, такая зажимная плата 1' не является необходимой. При отказе от такой зажимной платы 1' предпочтительно глубоко вытягивать фланцы 35, 36 в их свободной зоне, как это показано на фиг.6. За счет этого уменьшается расстояние между выводами и тем самым снижается общая индуктивность.

Для сохранения низкоидуктивного пути через несколько слоев платы вокруг тиристора 3 в предпочтительных вариантах выполнения изобретения предусмотрены дополнительные монтажные средства. Первый предпочтительный пример выполнения этих монтажных средств показан на фиг.7а - 7d, причем на фиг.7а и 7b показаны сами монтажные средства, а на фиг.7с и 7d - их применение и принцип действия. В первом примере выполнения, как показано на фиг.7а, вывод 36 вспомогательного катода и/или вывод 35 управляющего электрода разделены на множество распределенных по периметру, отделенных друг от друга первыми прорезями 38 сегментов 37. Кроме того, монтажное отверстие 10 согласно фиг. 7b имеет распределенные по внутреннему периметру и соответствующие по количеству и размерам сегментам 37 выводов 35, 36 вторые сегментообразные прорези 14.

Как показано на фиг.7с, тиристор 3 с осью 39 корпуса, ориентированной перпендикулярно соединительной плате 1, вставляется в монтажное отверстие 10, при этом сегменты 37 проходят через соответствующие прорези 14 в соединительной плате 1. Затем за счет последующего поворота вокруг оси 39 корпуса (стрелка на фиг.7с) тиристор 3 переводят в окончательное положение соединения, при этом сегменты 37 находятся под и/или над зонами между прорезями 14 соединительной платы 1. В отдельных сегментах 37 и в расположенных между прорезями 14 соединительной платы 1 зонах предусмотрено по меньшей мере одно винтовое отверстие 35', 36', соответственно одно крепежное отверстие 13 для винтового соединения вывода 35 управляющего электрода соответственно вывода 36 вспомогательного катода с соединительной платой 1, которые в положении соединения расположены друг над другом.

Сегментирование выводов 35 и 36 можно осуществлять различным образом: если сегментирован только вывод 36 вспомогательного катода, то тиристор необходимо вводить сверху через монтажное отверстие 10. Если сегментирован только вывод 35 управляющего электрода, то тиристор 3 необходимо вставлять снизу через монтажное отверстие 10. Если же сегментированы оба вывода 35 и 36, то тиристор можно вставлять по выбору сверху или снизу. Сегменты 37 и первые прорези 38 предпочтительно имеют по существу одинаковые размеры. За счет этого максимизируется соединительная поверхность между соединительной платой 1 и сегментами 37 и минимизируется индуктивность. Количество сегментов 37 может быть различным. В показанном примере выполнения оно составляет 16. В этом случае (фиг. 7с, 7d) тиристор 3 необходимо повернуть на 360^o/32 или 11,25^o вокруг оси 39 корпуса для перевода из положения введения (фиг.7с) в положение соединения (фиг. 7d). Распределение сегментов 37 по периметру из соображений индуктивности должно быть равномерным, однако в особых случаях (по соображениям использования места или т.п.) может быть также неравномерным.

В примере выполнения, показанном на фиг.7а - 7d, в котором на выводах 35, 36 чередуются одинаковые по размерам сегменты 37 и прорези 38, для собственно соединения на плате 1 имеется в распоряжении только половина первоначальной кольцевой поверхности. Можно обеспечить значительно большую соединительную поверхность, если выполнить монтажные средства согласно показанному на фиг.8а - 8d второму примеру выполнения. В этом случае вывод 36 вспомогательного катода и/или вывод 35 управляющего электрода прерваны по своему периметру только одной сегментообразной второй прорезью 38 (фиг.8а). Монтажное отверстие 10 имеет на своем внутреннем периметре также только одну сегментообразную вторую прорезь 14 (фиг.8b). Введение тиристора 3 в монтажное отверстие 10 осуществляют согласно фиг.8с (вид снизу; тиристор 3 вставляют сверху в монтажное отверстие 10) так, что начало вывода 36 вспомогательного катода на краю прорези 38 находится в прорези 14. Затем тиристор 3 наклоняют относительно оси 39 корпуса, так что начало вывода 36 вспомогательного катода можно вдвигать через прорезь 14 под соединительную плату 1. После такого "введения" и/или сопряжения тиристор 3, наклоненный относительно оси 39 корпуса, можно винтовым движением ввинчивать в монтажное отверстие 10 (фиг.8d), при этом вывод 36 вспомогательного катода по мере вращения все большей поверхностью прилегает к нижней стороне платы и полностью находится под ней после поворота почти на 360^o.

В этом случае на выводе 36 вспомогательного катода и на выводе 35 управляющего электрода, а также вокруг монтажного отверстия 10 также предусмотрено множество распределенных по периметру, согласованных друг с другом резьбовых отверстий 35', 13 для соединения винтами вывода 35 управляющего электрода, соответственно вывода 36 вспомогательного катода с соединительной платой 1. В этом случае прорезь 38 может быть по выбору предусмотрена на выводе 36 вспомогательного катода, на выводе 35 управляющего электрода или на обоих выводах.

На фиг. 9а и 9b показан другой вариант выполнения, который обеспечивает большую соединительную поверхность. В этом случае вместо сегментообразных прорезей предусмотрены лишь узкие шлицы 38', 14'. При этом для тиристора 3 достаточно предусмотреть в одном фланце, в данном случае в выводе вспомогательного катода, только один шлиц 38'. Соединительная плата имеет также только один шлиц 14', который проходит вплоть до края соединительной платы. Монтаж осуществляют так же, как в варианте, описанном применительно к фиг. 8а - 8d. Однако преимуществом этого варианта выполнения является то, что монтажное отверстие 10, а также выводы 35, 36 образуют почти полный круг, так что максимизируется крутизна тока управляющего электрода.

Во всех трех показанных примерах выполнения в конечном итоге вывод 35 управляющего электрода тиристора 3 находится непосредственно над соединительной платой 1, а вывод 36 вспомогательного катода непосредственно под платой 1. Естественно, возможно также противоположное расположение (вывод 36 вспомогательного катода сверху, вывод 35 управляющего электрода снизу), которое для специальных случаев монтажа является даже предпочтительным. Кроме того, вместо 16 резьбовых отверстий 35', 13 можно выбрать также их другое количество. Однако 12 - 16 винтов обеспечивают особенно хороший контакт, как это необходимо для запираемых тиристоров с большими токами (например, с возможностью отключения токов 5 - 6 кА в корпусе 30 с диаметром 1120 мм).

В целом изобретение обеспечивает создание низкоиндуктивно управляемого запираемого тиристора, который отличается простотой конструкции и легкостью монтажа, особенно пригоден для больших токов и мощностей и без помех обеспечивает термическое соединение элемента при неизменно низкой индуктивности соединения.

Перечень позиций
НТ Полупроводниковое устройство
GE Блок управления
1 Соединительная плата
10 Монтажное отверстие
10' Вогнутый вырез
11 Первая полукруглая контактная поверхность
12 Вторая полукруглая контактная поверхность
13 Крепежные отверстия
14 Вторая сегментообразная прорезь
14' Шлиц
1' Зажимная плата
2 Электрические компоненты
3 Запираемый тиристор (GCT)
30 Корпус
31 Полупроводниковая подложка
32 Молибденовый диск
33 Анод
34 Катод
35 Вывод управляющего электрода
35' Винтовое отверстие
36 Вывод вспомогательного катода
36' Винтовое отверстие
37 Сегмент
38 Первая сегментообразная прорезь
38' Шлиц
39 Ось корпуса
4 Крепежные винтып

Формула изобретения

1. Полупроводниковый элемент (3), в частности тиристор, содержащий расположенную в корпусе (30) полупроводниковую подложку (31), анод (33), катод 34, кольцевой вывод (35) управляющего электрода, выступающий из корпуса (30), и кольцевой вывод (36) вспомогательного катода, выступающий из корпуса (30) для контактирования вспомогательного катода, отличающийся тем, что вывод (36) вспомогательного катода и/или вывод (35) управляющего электрода имеют на своем периметре, по меньшей мере, одну прорезь (38).

2. Полупроводниковый элемент по п. 1, отличающийся тем, что множество прорезей (38) разделяют вывод (36) вспомогательного катода и/или вывод управляющего электрода на множество расположенных по периметру сегментов (37).

3. Полупроводниковый элемент по п. 1 или 2, отличающийся тем, что вывод (35) управляющего электрода имеет распределенные по периметру первые резьбовые отверстия (35'), а вывод (36) вспомогательного катода имеет распределенные по периметру вторые резьбовые отверстия (36'), которые расположены соосно с первыми резьбовыми отверстиями (35') вывода (35) управляющего электрода.

4. Полупроводниковое устройство с полупроводниковым элементом (3), в частности тиристором, и соединительной платой (1), причем полупроводниковый элемент (3) имеет, по существу, цилиндрический корпус (30), который для электрического соединения полупроводникового элемента (3) содержит на одной торцевой стороне анод (33), на другой торцевой стороне - катод (34) и в плоскости между анодом (33) и катодом (34) - выступающий в стороны из корпуса (30), окружающий концентрично корпус (30), кольцевой вывод (35) управляющего электрода, причем полупроводниковый элемент (3) для низкоиндуктивного соединения с установленной на соединительной плате (1) схемой управления расположен в монтажном отверстии (10) в соединительной плате (1) так, что вывод (35) управляющего электрода находится на одной стороне соединительной платы (1) параллельно соединительной плате (1) и выступает за край монтажного отверстия (10) и там соединен с одной стороной соединительной платы (1), при этом катод (34) находится на другой стороне соединительной платы (1), где имеет с ней соединение, отличающееся тем, что полупроводниковый элемент (3) имеет вывод (36) вспомогательного катода, который образует соединение катода с соединительной платой, причем вывод (36) вспомогательного катода выполнен в виде выступающего в стороны из корпуса (30) и параллельного выводу (35) управляющего электрода концентричного круглого кольца, которое выступает за край монтажного отверстия (10).

5. Полупроводниковое устройство по п. 4, отличающееся тем, что монтажное отверстие (10) образовано вогнутым, полукруглым вырезом в соединительной плате (1).

6. Полупроводниковое устройство по п. 4, отличающееся тем, что на монтажном отверстии (10) и на выводе (36) вспомогательного катода и/или на выводе (35) управляющего электрода предусмотрены средства (37, 38, 38'; 38, 38'), которые обеспечивают установку полупроводникового элемента (3) в монтажное отверстие (10) без изменения полупроводникового элемента и/или соединительной платы (1).

7. Полупроводниковое устройство по п. 6, отличающееся тем, что средства (37, 38, 38') выполнены с возможностью введения полупроводникового элемента (3), с осью (39) корпуса, ориентированной перпендикулярно соединительной плате, в монтажное отверстие (10) и перевода в положение соединения за счет поворота вокруг оси (39) корпуса.

8. Полупроводниковое устройство по п. 7, отличающееся тем, что вывод (36) вспомогательного катода и/или вывод (35) управляющего электрода разделены на множество расположенных с распределением по периметру, отделенных друг от друга первыми прорезями (38) сегментов (37), и что монтажное отверстие (10) содержит расположенные с распределением по внутреннему периметру, по количеству и размерам соответствующие сегментам (37), сегментообразные вторые прорези (38').

9. Полупроводниковое устройство по п. 8, отличающееся тем, что сегменты (37) и первые прорези (38) имеют, по существу, одинаковые размеры.

10. Полупроводниковое устройство по п. 6, отличающееся тем, что средства (38, 38') выполнены с возможностью ввинчивания полупроводникового элемента (3) с наклонно ориентированной относительно соединительной платы (1) осью (39) корпуса в монтажное отверстие (10).

11. Полупроводниковое устройство по п. 10, отличающееся тем, что вывод (36) вспомогательного катода и/или вывод (35) управляющего электрода имеет на своем периметре, по меньшей мере, одну сегментообразную первую прорезь (38), и что монтажное отверстие (10) имеет на своем внутреннем периметре, по меньшей мере, одну сегментообразную вторую прорезь (38').

12. Полупроводниковое устройство по п. 10, отличающееся тем, что вывод (36) вспомогательного катода и/или вывод (35) управляющего электрода имеет на своем периметре одну выполненную в виде шлица первую прорезь (38), и что монтажное отверстие (10) имеет одну выполненную в виде шлица вторую прорезь (38'), которая проходит вплоть до края платы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12