DE10135629B4 - Schaltungsanordnung und insbesondere Schaltnetzteil - Google Patents

Abstract

Schaltungsanordnung mit:
– einer Transformatoreinrichtung (10), welche mindestens eine Eingangselektrode (14) und eine Ausgangselektrode (18) aufweist und welche als elektromechanische Umwandlungseinrichtung ausgebildet ist, und
– mindestens einem Halbleiterbauelement (20), welches mindestens einen ersten Anschlussbereich (24) und einen zweiten Anschlussbereich (28) aufweist und welches mit einem der Anschlussbereiche (24, 28) mit der Eingangselektrode (14) oder der Ausgangselektrode (18) elektrisch verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Halbleiterbauelement (20) mit mindestens einem Anschlussbereich (24, 28) direkt mechanisch und elektrisch mit der Eingangselektrode (14) oder der Ausgangselektrode (18) verbunden ausgebildet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere ein Schaltnetzteil oder dergleichen.
• Bei vielen Schaltungsanordnungen kommen Transformatoreinrichtungen im Zusammenwirken mit bestimmten Halbleiterbauelementen zum Einsatz. Dabei besitzen die Transformatoreinrichtungen mindestens eine Eingangselektrode und eine Ausgangselektrode. Die Halbleiterbauelemente ihrerseits weisen mindestens einen ersten Anschlussbereich und einen zweiten Anschlussbereich auf. Bei bestimmten Schaltungsanordnungen ist es vorgesehen, dass ein Halbleiterbauelement mit mindestens einem der Anschlussbereiche mit der Eingangselektrode und/oder der Ausgangselektrode der Transformatoreinrichtung elektrisch verbunden ist, und zwar ohne Zwischenschaltung weiterer Bauelemente.
• Problematisch bei herkömmlichen Schaltungsanordnungen dieser Art ist, dass bekannte Transformatoreinrichtungen auf dem Prinzip der elektromagnetischen Energieumwandlung beruhen. Dabei wird ein Eingangsspannungssignal, welches an der Eingangselektrode anliegt, über einen entsprechenden Stromfluss zunächst in ein Magnetfeld umgewandelt. Dies geschieht zum Beispiel durch Stromfluss in einer Primärspule der Transformatoreinrichtung. Über eine magnetische Kupplung – zum Beispiel über einen Ferritkern oder dergleichen – wird dann das in der Primärspule erzeugte Magnetfeld zu einem Sekundärbereich mit einer Sekundärspule hin übertragen, wo dann durch magnetische Induktion in der Primärspule eine elektrische Spannung induziert wird, welche dann auf der Ausgangselektrode abgegriffen werden kann. Durch die Wahl der Spulenparameter, insbesondere durch die Auswahl der Wicklungszahlen, wird ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis zu Eingangsspannung und Ausgangsspannung definiert.
• Problematisch ist hierbei, dass die Spannungsübersetzung, also der Transformatoreffekt über die Vermittlung mit einem Magnetfeld erfolgt. Aufgrund der Ausgestaltung jeglicher Schaltungsanordnung, insbesondere also durch die kontaktierenden Leitungen und Platinensubstrate, entstehen parasitäre Induktivitäten oder Streuinduktivitäten. Jegliche Änderungen des magnetischen Feldes, insbesondere des Magnetfeldes im Bereich der Transformatoreinrichtung, führt automatisch zu Induktionsspannungen durch die Streuinduktivitäten. Gerade bei schnellen Schaltvorgängen und insbesondere in direkter Nachbarschaft, also auch bei den direkt mit der Transformatoreinrichtung verbundenen Halbleiterbauelementen, können die Induktionsspannungen und die damit verbundenen aufgeprägten elektrischen Ströme eine beträchtliche Größe annehmen derart, dass die mit diesen Induktionsströmen oder Induktionsspannungen beaufschlagten Schaltungsbereiche und insbesondere die entsprechenden Halbleiterbauelemente nachträglich in ihren Eigenschaften geändert oder gar geschädigt werden. Darüber hinaus wirken sich die Streuinduktivitäten nachteilig auf die Funkentstörung aus.
• Bisherige Bemühungen, die Gefahren durch induzierte Spannungen oder Ströme zu mildern, gehen dahin, die parasitären Induktivitäten oder Streuinduktivitäten, insbesondere im Bereich der direkt mit der Transformatoreinrichtung kontaktierten Halbleiterbauelemente möglichst gering zu halten. Andererseits werden bestimmte Schutzschaltungen in die Schaltungsanordnungen integriert, zum Beispiel in Form von sogenannten Snubbern, wodurch aber der schaltungstechnische und der Flächenaufwand der Schaltungsanordnung anwachsen.
• Aus der US 5,866,968 A ist ein Schaltkreis mit einer piezoelektrischen Transformationseinrichtung bekannt, die in einem Treiberschaltkreis verwendet wird. Die dabei verwendete piezoelektrische Transformationseinrichtung weist einen Eingangsanschluss, einen Ausgangsanschluss sowie einen Hilfsanschluss auf. Mit dem Eingangsanschluss der piezoelektrischen Transformationseinrichtung ist ein phasengesteuerter Treiberschaltkreis verbunden.
• Aus der US 5,969,954 A ist ein AC/DC-Wandler mit einer piezoelektrischen Transformationseinrichtung bekannt. Bei dieser ist die piezoelektrische Transformationseinrichtung mit einem Eingangsbereich und mit einem Ausgangsbereich versehen und über seinen Ausgangsbereich zum Beispiel mit einer Gleichrichtereinrichtung verbunden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung und insbesondere ein Schaltnetzteil anzugeben, bei welchen mit einer Transformatoreinrichtung verbundene Halbleiterbauelemente bei kompakter Bauweise besonders schonend betrieben werden können.
• Die Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
• Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und insbesondere beim erfindungsgemäßen Schaltnetzteil ist die Transformatoreinrichtung als elektromechanische Umwandlungseinrichtung ausgebildet.
• Es kann erfindungsgemäß eine kompaktere Bauweise der Schaltungsanordnung und insbesondere des Schaltnetzteils dadurch erreicht werden, dass das Halbleiterbauelement jeweils mit mindestens einem Anschlussbereich direkt mechanisch und elektrisch mit der Eingangselektrode oder der Ausgangselektrode verbunden ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass ohne Zwischenschalten einer Leitungseinrichtung das jeweilige Halbleiterbauelement mit seinem ersten und/oder zweiten Anschlussbereich direkt auf die Eingangselektrode oder die Ausgangselektrode aufgebracht wird.
• Es ist ferner eine Idee der vorliegenden Erfindung, den Einfluss möglicherweise vorhandener Streuinduktivitäten oder parasitärer Induktivitäten dadurch zu verringern oder zu vermeiden, dass bei der Aktivität der Transformatoreinrichtung auf die Vermittlung eines magnetischen Feldes verzichtet wird. mit dem Verzicht auf ein vermittelndes Magnetfeld sind auch die parasitären Induktivitäten oder Streuinduktivitäten unkritisch, weil mit dem Wegfall der magnetischen Wechselfelder auch induzierte Spannungen oder Ströme weitestgehend verschwinden. Grundlegend ist dabei, dass der Umwandlungseffekt durch eine elektromechanische Kopplung in der Transformatoreinrichtung erfolgt.
• Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Transformatoreinrichtung als Piezotransformator ausgebildet ist. Bei einem derartigen Piezotransformator wird der sogenannte piezoelektrische Effekt in einem entsprechenden Material ausgenutzt. Dabei wird das zur elektromechanischen Umwandlung vorgesehene Material über die Eingangselektrode mit der Eingangsspannung beaufschlagt. Aufgrund des sich in dem für die elektromechanische Umwandlung vorgesehe nen Material ausbildenden elektrischen Feldes ändert sich gemäß dem piezoelektrischen Effekt die geometrische Struktur dieses Materials. Diese geometrische Änderung ist ggf. nach außen hin als mechanische oder mikromechanische Bewegung nachweisbar. Andererseits korrespondiert gemäß dem piezoelektrischen Effekt jegliche mechanische Bewegung des für die elektromechanische Umwandlung vorgesehenen Materials zu einer entsprechenden Änderung der elektrischen Feldstärkeverteilung. Folglich kann an einer Ausgangselektrode an anderer Stelle des für die Umwandlung vorgesehenen Materials eine entsprechend transformierte Ausgangsspannung abgegriffen werden. Werden die Eingangselektrode und die Ausgangselektrode an unterschiedlichen Positionen auf den für die Umwandlung vorgesehenem Material angeordnet, so sind gewöhnlich auch die Eingangsspannung und die Ausgangsspannung voneinander verschieden.
• Neben dem Vermeiden oder Verringern der Gefahr durch über die parasitären Induktivitäten vermittelte Induktionsspannungen ergibt sich bei Verwendung einer elektromechanischen Umwandlungseinrichtung zusätzlich der Vorteil, dass die Bauelemente der Schaltungsanordnung und insbesondere die vorgesehenen und direkt mit der Transformatoreinrichtung zu kontaktierenden Halbleiterbauelemente räumlich dichter an die Transformatoreinrichtung herangebracht werden können, weil von der jeweiligen Transformatoreinrichtung nunmehr keine magnetischen Streufelder mehr ausgehen.
• In vorteilhafter Weise geschieht das Ausbilden der im Wesentlichen direkten mechanischen und/oder elektrischen Verbindung jeweils durch einen Lötbereich, einen Klebebereich und/oder dergleichen.
• Besonders einfach gestalten sich das Ausbilden und die Struktur der im Wesentlichen direkten mechanischen und/oder elektrischen Verbindung zwischen der Eingangselektrode/Ausgangselektrode der Transformatoreinrichtung und im jeweiligen Anschlussbereich des Halbleiterbauelements, wenn die Eingangselektrode, die Ausgangselektrode, der erste Anschlussbereich und/oder der zweite Anschlussbereich jeweils im Wesentlichen flächig und/oder planar ausgebildet sind und/oder ein jeweiliges flächiges und/oder planares Element zur Kontaktierung aufweisen.
• Bevorzugt werden dabei Materialien wie Silber, Kupfer, Verbindungen davon und/oder dergleichen und/oder Materialien, die Silber, Kupfer, Verbindungen davon und/oder dergleichen enthalten, um die Eingangselektrode, die Ausgangselektrode, den ersten Anschlussbereich und/oder den zweiten Anschlussbereich zu bilden.
• Bevorzugterweise wird als Material für die elektromechanische Umwandlung eine piezoelektrische Keramik oder dergleichen verwendet.
• Zur Realisierung des Transformationsvorgangs ist es vorgesehen, dass die Transformatoreinrichtung und insbesondere das Material für die elektromechanische Umwandlung davon eine Längsausdehnung und mindestens eine Querausdehnung aufweisen, welche insbesondere gemäß einem gewünschten oder beab sichtigten Transformationsverhältnis der Transformatoreinrichtung dimensioniert sind.
• Vorteilhafterweise, insbesondere zur Einstellung des gewünschten Transformationsverhältnisses, ist es vorgesehen, dass die Transformatoreinrichtung und insbesondere das Material für die elektromechanische Umwandlung davon im Wesentlichen in Form eine Quaders, eines Zylinders und/oder dergleichen ausgebildet sind.
• Das Halbleiterbauelement wird jeweils als Diode, als Schalteinrichtung, als Transistoreinrichtung und/oder dergleichen ausgebildet. Gegebenenfalls ist eine entsprechende Mehrzahl von Halbleiterbauelementen der eben genannten Art, gegebenenfalls auch in gemischter Form, vorgesehen.
• Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es vorgesehen, dass auf der Eingangselektrode und/oder der Ausgangselektrode der Transformatoreinrichtung gemeinsam mit einem jeweiligen Anschlussbereich des Halbleiterbauelements ein Kühlelement vorgesehen ist, insbesondere zur Kühlung des Halbleiterbauelements und/oder der Transformatoreinrichtung.
• Anhand der nachstehenden Erläuterungen werden die oben beschriebenen und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung näher erläutert:
  Magnetische Bauelemente, wie Transformatoren und Drosseln sind wichtige Bestandteile in getakteten Schaltnetzteilen. Halbleiterbauelemente, die mit derartigen magnetischen Bauelementen verbunden sind, zum Beispiel Schalter oder Dioden oder dergleichen, sollten in der unmittelbaren Nähe dieser magnetischen Bauelemente ausgebildet oder vorgesehen sein, damit die unvermeidlichen parasitären Induktivitäten möglichst gering gehalten werden. Diese parasitären Induktivi täten oder Streuinduktivitäten entstehen zum Beispiel durch Drähte, PCB-Leiterbahnen oder auch durch Transformatorwicklungen oder dergleichen. Parasitäre Induktivitäten zwischen dem Transformator oder der Transformatoreinrichtung und Leistungshalbleitern können zu für den Halbleiter gefährlichen Überspannungen im Sinne von Induktionsspannungen führen, wobei die Induktionsspannung U_L über die parasitäre oder Streuinduktivität L mit der Stromänderung dI/dt gemäß UL = –L dI/dtin Zusammenhang steht. Diese Überspannung U_L kann zur nachhaltigen Veränderung, Schädigung oder Zerstörung des Halbleiters führen, insbesondere dann, wenn dessen Durchbruchsspannung überschritten wird.
• Diese Problematik der Überspannungen durch Induktion über parasitäre oder Streuinduktivitäten ist ein Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung.
• Ein anderer Aspekt, welcher durch die vorliegende Erfindung behandelt werden soll, ist die Systemminiaturisierung bei Schaltungsanordnungen mit einer Transformatoreinrichtung und daran gekoppelten Halbleiterbauelementen.
• Heutzutage sind magnetische Elemente, wie Transformatoren oder dergleichen, und Halbleiterbauelemente als separate Bauelemente vorgesehen. Dadurch wird in den Schaltungsanordnungen, zum Beispiel auf einer Platine oder dergleichen, sehr viel Platz verbraucht. Aufgrund der vorgeschlagenen Lösung können magnetische Elemente und die an ihnen kontaktierten Halbleiter als eine kompakte Bauelementegruppe zusammengefasst werden. Dies geschieht nämlich dadurch, dass die entsprechenden Halbleiterbauelemente direkt an den Elektroden der als elektromechanische Umwandlungseinrichtungen ausgebildete Transformatoreinrichtungen angebracht werden.
• Gängige Vorgehensweisen zur Unterdrückung der Überspannungen sind schaltungstechnisch aufwändig und verhindern ein derartiges kompaktes Layout. Es sind zum Beispiel Schutzschaltungen vorgesehen, zum Beispiel sogenannte Snubber. Dieser Schaltungsaufwand benötigt Platz im Bereich der Schaltungsanordnung, was gerade der Zielsetzung der Systemminiaturisierung entgegen steht.
• Parasitäre Induktivitäten können auch durch ein optimiertes Layout kleingehalten werden, wodurch aber bestimmte schaltungstechnische Einschränkungen erzeugt werden.
• Sowohl bei der Layoutfrage als auch bei dem Vorsehen zusätzlicher Schutzschaltungen muss beachtet werden, dass zusätzliche Kosten entstehen, zum einen durch das Ausbilden dieser modifizierten Schaltungsanordnungen und zum anderen durch die zusätzlichen Verlustleistungen, die in den Schutzschaltungen auftreten.
• Demgegenüber bietet die moderne Weiterentwicklung herkömmlicher Transformatoren als Piezotransformatoren einen geeigneten Ausgangspunkt, um die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. Als Basis für diesen neuen Typ von Transformator ist keine elektromagnetische Energieumwandlung verantwortlich, sondern eine elektromechanische Energieumwandlung. Das an einer Eingangselektrode angelegte elektrische Signal erzeugt im Material für die Umwandlung, zum Beispiel einer piezoelektrischen Keramik, eine mechanische Oszillation gemäß dem zeitlichen Verhalten der Eingangsspannung an der Eingangselektrode, welche an der Ausgangselektrode in ein umgekehrt zurückgewandeltes elektrisches Signal abgegriffen werden kann.
• Aufgrund der neuen Bauform der Piezotransformatoren ist eine höhere Systemintegration und -miniaturisierung von Halblei ter und Transformator möglich. Halbleiter können direkt auf die Eingangselektrode oder die Ausgangselektrode des Piezotransformators aufgebracht werden. Sie können dort zum Beispiel aufgelötet oder aufgeklebt werden. Dabei kann die elektrische Verbindung zwischen Halbleiterbauelement und Elektrode des Piezotransformators großflächig mit der Halbleiterunterseite hergestellt werden. Bei der Verwendung von Flip-Chip-Halbleitern kann auch die zweite Seite des Halbleiters kontaktiert werden. Dadurch wird die parasitäre Induktivität der Zuleitung eliminiert oder reduziert.
• Zusätzlich besteht die Möglichkeit, falls die Elektroden des Piezotransformators entsprechend groß ausgelegt sind, zusätzlich Kühlkörper an die Elektroden oder an die Elektrode des Piezotransformators anzubringen. Dadurch ist also sofort auch eine bessere Kühlung des Transformators und insbesondere des daran vorgesehenen Halbleiterbauelements möglich.
• Insgesamt ergeben sich folgende Vorteile des erfindungsgemäßen Vorgehens.
• – Eliminierung bzw. Reduzierung von parasitären Induktivitäten in der Anordnung von Transformatoreinrichtung und Halbleiterbauelement.
• – Schutzbeschaltungen wie Snubber oder dergleichen können entfallen.
• – Die Schaltfrequenzen können erhöht werden.
• – Es kann ein höherer Integrationsgrad zu einer weiteren Systemminiaturisierung hin erreicht werden.
• - Die Funkentstörung kann vereinfacht werden.
• Grundsätzlich kommen nahezu alle Topologien von Schaltungsanordnungen und insbesondere von Schaltnetzteilen in Frage. Insbesondere alle Varianten von Sperrwandlern (flyback converter), Durchflusswandlern (forward converter), Halbbrücken (halfbridges converter), Vollbrücken (bridges converter), Cuk-Wandler (Cuk converter) und dergleichen.
• Ein grundlegender Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in der Anordnung von Halbleiterbauelementen direkt an einem Piezotransformator durch Löten oder Kleben.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung auf der Grundlage bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert:
• 1 zeigt eine grundlegende Form der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung anhand eines schematischen Schaltplans.
• 2 zeigt in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
• 1 zeigt in schematischer Form einen Schaltplan für eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 1.
• Bei dieser Ausführungsform ist die Schaltungsanordnung 1 als Umformer oder dergleichen ausgebildet.
• Einem Eingangsanschluss in kann dabei ein Eingangssignal zugeführt werden, welches dann nach Umformung an einem Ausgangsanschluss out als Ausgangssignal wieder abgegriffen werden kann. Kernelement des Umformers 1 ist die als Piezotransformator ausgebildete Transformatoreinrichtung 10 mit einem piezoelektrischen Material 15, wobei über eine Eingangselektrode 14 die Energie zugeführt und über eine Ausgangselektrode 18 die Energie abgeführt wird. Des Weiteren ist eine Elektrode 12 vorgesehen, welche den eingangsseitigen und den ausgangsseitigen Stromkreis schließt und welche beispielsweise auf dem Massepotential liegt.
• Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 1 weist in Verbindung mit der Eingangselektrode 14 und der Ausgangselektrode 18 ein erstes Halbleiterbauelement in Form eines Transistors M auf. Der erste Anschlussbereich 24 des Transistors M wird dabei vom Sourcebereich s gebildet. Der zweite Anschlussbereich 28 des Transistors M wird dabei durch den Drainbereich d gebildet. Des Weiteren ist ein Gateanschlussbereich g vorgesehen. Der zweite Anschlussbereich 28 oder Drainbereich d des Transistors M ist direkt mechanisch und elektrisch mit der Eingangselektrode 14 der Transformatoreinrichtung 10 verbunden.
• Als zweites Halbleiterbauelement 20 ist eine Diodeneinrichtung D vorgesehen. Diese weist als ersten Anschlussbereich 24 einen Kathodenbereich c und als zweiten Anschlussbereich 28 einen Anodenbereich a auf. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der erste Anschlussbereich 24 oder Kathodenbereich c der Diode D direkt mechanisch und elektrisch mit der Ausgangselektrode 18 der Transformatoreinrichtung 10 verbunden. Der zweite Anschlussbereich 28 oder Anodenbereich a der Diode D ist mit dem Ausgangsanschluss out der Schaltungsanordnung verbunden.
• 2 zeigt nun in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht eine mögliche Ausführungsform der in 1 gezeigten Schaltungsanordnung 1, wobei übereinstimmende Bezugszeichen dieselben schaltungstechnischen Elemente bezeichnen sollen.
• Die Transformatoreinrichtung 10 besteht hier aus einem im Wesentlichen quaderförmig ausgebildeten piezoelektrischen Material 15 mit einer bestimmten Längsausdehnung und einer bestimmten Querausdehnung. Entlang der Längsausdehnung ist die Eingangselektrode 14 ausgebildet, welcher die Masseelektrode 12 gegenüberliegt. An der Querausdehnung ist die Ausgangselektrode 18 ausgebildet.
• Direkt angeschlossen und mechanisch und elektrisch kontaktiert mit der Eingangselektrode 14 ist der zweite Anschlussbereich 28 des ersten Halbleiterbauelements 20, nämlich der Drainbereich d der Transistoreinrichtung M. Der Eingangsanschluss in der Schaltungsanordnung 1 ist mit dem ersten Anschlussbereich 24 verbunden, nämlich dem Sourcebereich s der Transistoreinrichtung M. Zwischen dem Drainbereich d und dem Sourcebereich s ist ein Substratbereich 22 der Transistoreinrichtung M vorgesehen, welcher über den Gateanschlussbereich g an gesteuert wird.
• Mit der Ausgangselektrode 18 der Transformatoreinrichtung 10 direkt mechanisch und elektrisch verbunden ist ein erster Anschlussbereich 24 einer Diodeneinrichtung D, nämlich dem Kathodenbereich c davon. Nach einem Substratbereich 22 der Diode D schließt sich dann ein zweiter Anschlussbereich 28 oder ein Anodenbereich a der Diode D an, welcher mit dem Ausgangsanschluss out der Schaltungsanordnung 1 verbunden ist.
• Im Betrieb wird über den Eingangsanschluss in der Schaltungsanordnung 1 ein Eingangssignal angelegt, welches im durchgeschalteten Zustand der Transistoreinrichtung M an die Eingangselektrode 14 gelangt und dort im für die Umwandlung vorgesehenen Materialbereich 15 ein entsprechendes elektrisches Feld hervorruft. Aufgrund des elektrischen Feldes im Materialbereich 15 entsteht an der Ausgangselektrode 18 ein korrespondierendes elektrisches Feld und mithin eine entsprechende elektrische Potenzialdifferenz, welche über die Diode D an den Ausgangsanschluss out der Schaltungsanordnung 1 überführt und abgegriffen werden kann.
• Durch die flächenmäßige Ausgestaltung der Eingangselektrode 14 und der Ausgangselektrode 18 besteht in der Ausführungsform der 2 die Möglichkeit, entsprechende Kühleinrich tungen 30 für den Transistor M und die Diode D vorzusehen, so dass über die thermische Kopplung mittels der metallischen Elektroden 14 und 18 eine Entwärmung der entsprechenden Bauelemente M und D erfolgen kann.

1

Schaltungsanordnung, Schaltnetzteil

10

Transformatoreinrichtung

12

Masseelektrode

14

Eingangselektrode

15

Umwandlungsmaterial

18

Ausgangselektrode

20

Halbleiterbauelement

22

Substrat

24

erster Anschlussbereich

28

zweiter Anschlussbereich

30

Kühlelement

a

Anodenbereich

c

Kathodenbereich

d

Drainbereich

D

Diode

g

Gatebereich

in

Eingangsanschluss

M

Transistoreinrichtung

s

Sourcebereich

out

Ausgangsanschluss

Claims (12)

1. Schaltungsanordnung mit: – einer Transformatoreinrichtung (10), welche mindestens eine Eingangselektrode (14) und eine Ausgangselektrode (18) aufweist und welche als elektromechanische Umwandlungseinrichtung ausgebildet ist, und – mindestens einem Halbleiterbauelement (20), welches mindestens einen ersten Anschlussbereich (24) und einen zweiten Anschlussbereich (28) aufweist und welches mit einem der Anschlussbereiche (24, 28) mit der Eingangselektrode (14) oder der Ausgangselektrode (18) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauelement (20) mit mindestens einem Anschlussbereich (24, 28) direkt mechanisch und elektrisch mit der Eingangselektrode (14) oder der Ausgangselektrode (18) verbunden ausgebildet ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformatoreinrichtung (10) mindestens einen Anschlussbereich (14, 18) aufweist, welcher mit einem Anschlussbereich (24, 28) des Halbleiterbauelements (20) als im Wesentlichen mechanisch identischer Anschlussbereich ausgebildet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformatoreinrichtung (10) als Piezotransformator ausgebildet ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als direkte mechanische und/oder elektrische Verbindung jeweils ein Lötbereich oder ein Klebebereich vorgesehen ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangselektrode (14), die Ausgangselektrode (18), der erste Anschlussbereich (24) und/oder der zweite Anschlussbereich (28) jeweils im Wesentlichen flächig und/oder planar ausgebildet sind und/oder ein jeweils flächiges und/oder planares Element aufweisen.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangselektrode (14), die Ausgangselektrode (18), der erste Anschlussbereich (24) und/oder der zweite Anschlussbereich (28) jeweils aus Silber, Kupfer oder Verbindungen davon gebildet sind oder ein solches Material aufweisen.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformatoreinrichtung (10) eine piezoelektrische Keramik als Material für die elektromechanische Umwandlung aufweist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformatoreinrichtung (10) und insbesondere das Material für die elektromechanische Umwandlung davon eine Längsausdehnung und mindestens eine Querausdehnung aufweisen, welche gemäß einem Transformationsverhältnis der Transformatoreinrichtung (10) bemessen sind.
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformatoreinrichtung (10) und insbesondere das Material für die elektromechanische Umwandlung davon in Form eines Quaders oder eines Zylinders ausgebildet sind.
10. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauelement (20) jeweils als Diode (D), als Schaltelement oder als Transistoreinrichtung (M) ausgebildet ist.
11. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Eingangselektrode (14) und/oder der Ausgangselektrode (18) gemeinsam mit dem jeweiligen Anschlussbereich (24, 28) des Halbleiterbauelements (20) ein Kühlelement (30) vorgesehen ist zur Kühlung des Halbleiterbauelements (20) und/oder der Transformatoreinrichtung (10).
12. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche als Schaltnetzteil ausgebildet ist.