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Hochspannungs-Halbleiteranordnung Die Erfindung bezieht sich auf
eine.Hochspannungs-Halbleiteranordnung, insbesondere auf eine Hochspannungs-Halb
leiteranordnung geringer Stromaufnahme, wie sie für einen Hochspannungsleistungskreis
eines Elektronenmikroskops, eines Röntgengeräts oder eines Fernsehempfängers verwendet
wird.
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Die bekannte Hochspannungs-Halbleiteranordnung geringer Stromaufnahme
umfaßt ein Paar von Wolfram- oder Molybdän-Elektroden mit Je einem äußeren Anschlußdraht
am Ende, eine Gleichrichtereinheit mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten
Halbleiterplättchen, die zwischen den-Elekiroden eingefügt und laminiert gebunden
sind, ein erstes Isoliermaterial, wie z. B. Silikongummi1 das auf dem Umfangsbereich
der
Gleichrichtereinheit ueber die gesamte Länge## einer Elektrode zur anderen aufgebracht
ist, und tes Isoliermaterial, wie z. B. Silikonharz oder Epoxyharz, das über dem
ersten Isolierübersug aufgebracht ist.
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Bei einer solchen Hochspannungs-Halbleiteranordnung ist die Bindung
zwischen den Elektroden und den ersten Isoliermaterial instabil, und es tritt ein
großer Unterschied des Wärmeausdehnungskat fizienten zwischen dem ersten und dem
zweiten Isoliermaterial auf, so daß sich, wenn das zweite Isoliermaterial nach dem
Aufbringen auf das erste Tsoliermaterial ausgehärtet wird, oft ein Spalt zwischen
diesen insbesondere über die Länge zwischen einer Elektrode und der anderen entwickelt,
was zu einen dieiektrischen Durchschlag aufgrund der Kriechentladung und damit zu
teuren Verlusten der Funktionen als Hochspannungs-Halbleiter anordnung führt.
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Um eine hohe Durchschlagsspannung zu erzielen, tat es üblich, eine
Mehrzahl der genannten Hochspannungs-Halbleiteranordnungen in Reihe zu schalten
und sie einstückig in Epoxyharz einzuforien. Dies ist nicht nur wirksa~#;un Verhindern
der Entladung, die sonst zwischen den Stromzuführteilen oder freiliegenden Teilen
des Leiters auftreten würde, sondern auch vorteilhaft zur Handhabung der Halbleiteranordnungen
Jedoch hat dieser Aufbau den Nachteil, daß die erhöhte Querschnittsfläche des Epoxyharzes
ein mechanische Beanspruchung verursacht, die bei der einzelnen Hochspannungs-Halbleiteranordnung
nicht auftritt0 Epoxyharz hat allgemein einen um eine Größenordnung höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten
als ein Halbleiterplättchen,
und das Halbleiterplättchen entwickelt
bei hohen Temperaturen#aufgrund des Unterschiedes des Wärmeausdehnungskoeffizienten
eine Zugspannung, bei der das Halbleiterplåtts chen leicht versagt. Um dies zu verhindern,
ist es übliche Praxis, die zulässige Umgebungstemperatur der einstückig eingeformten
Vorrichtungen auf 108 OC oder weniger zu steuern.
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Dieses Problem der Zugbelastung wird durch Verwendung eines ersten
Isoliermaterials aus Glas gelöst, das hinsichtlich des Wärmeausdehnungskoeffizienten
dem Silizium und den Elektroden fast gleich ist. Auch läßt sich, da Glas nicht nur
elektrisch stabil, sondern auch mechanisch fest ist, das zweite Isoliermaterial
einsparen, wodurch sich hinsichtlich der Kompaktheit und geringeren Kosten der Hochspannungs-Halbleiteranordnung
Vorteile ergeben.
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Eine solche Hochspannungs-Halbleiteranordnung umfaßt dann ein Paar
von Elektroden, eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Halbleiterplättchen, die
als Lamellierung untereinander verbunden sind, um eine Gleichrichtereinheit zu bilden,
und eine Glasaufschwemmung oder Mischüng von Glaspulver und Wasser, die über die
gesamte Länge zwischen den Elektroden am Außenumfang der Gleichrichtereinheit aufgebracht
wird. Diese Glasaufschwemmung wird unter Erhitzen geschmolzen und nachher durch
Abkühlung zum Erstarren gebracht.
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Das am häufigsten verwendete Material eines Halbleiterplättchens
ist Silizium. Auch wird Aluminiumlot wegen seines geringen Preises, guten ohmschen
Kontakts und der Abwesenheit von Verspannung, wenn man das Glas erhitzt,
allgemein
als Lötmaterial verwendet. Silizium, Glas und Aluminium haben Wärmeausdehnungskoeffizienten
von 3,52 x 10 bzw. bzw.25,7 x 10-6 bzw. 4,0 x 10 bzw 25,7 x 10-6. Dies zeigt, daß
der Wärmeausdehnungskoeffizient von Glas etwa der gleiche wie der von Silizium ist,
daß jedoch der Wärmeausdehnungskoeffizient des Aluminiumlots, wie vorstehend gezeigt,
um etwa eine Größenordnung größer als der von Silizium ist, wodurch während des
Vorganges der Abkühlung des Glases eine Druckbelastung im Glas und eine Zugbelastung
im Siliziumhalbleiterplättchen und Aluminiumlohervorgerufen werden. Wegen des Unterschiedes
der Zugfestigkeiten dieser Materialien, die 1 kg/mm2 bzw. 4 kg/mm2 bzw. 15 - 30
kg/im2 für Silizium bzw. Glas bzw. Aluminium betragen, kann es vorkommen, daß Siliziumhalbleiterplättchen
oder sogar das Glas während des Abkühlens des Glases brechen, wodurch ein weitverbreiteter
Gebrauch einer Hochspannungs-Halbleiteranordnung mit glasüberzogenen Halbleiterplättchen
verhindert wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungs-Halbleiteranordnung
mit einem Paar von Elektroden, zwischen denen eine Lamellierung aus einer Mehrzahl
von Halbleiterplättchen mit gegenseitiger fester Bindung eingefügt ist, die eine
Gleichrichtereinheit bilden, die über die gesamte Länge von einer Elektrode zur
anderen mit Glas überzogen ist, derart auszubilden, daß Eigenschaftsverschlechterungen
oder Durchschläge infolge von Wärmeausdehnungserscheinungen verhindert werden. Eine
solche Hochspannungs-lialbleiteranordnung soll gleichzeitig mechanisch fest, kompakt
und wirtschaftlich herstellbar sein. Auch soll die Gleichrichtereinheit der Anordnung
elektrisch nicht ungünstig beeinflußt werden, wenn man sie mit Glas überzieht.
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Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine
Hochspannungs#Halbleiteranordnung mit einer Gleichrichtereinheit aus einem Paar
von Elektroden, ainer Mehrzahl von zwischen den Elektroden in Form einer zylindrischen
Lamellierung eingefügten Halbleiterpl.ättchen und einer Mehrzahl von Lötmateriallagen
zum elektrischen und mechanischen Verbinden der Halbleiterplättchen untereinander
und einer schützenden Glasschicht die die Umfangsfläche der Gleichrichtereinheit
über die gesamte Länge der Lamellierung von einer Elektrode zur anderen bedeckt,
mit dem Kennzeichen, daß der Betrag der Wårmedehnung der Glei9hrichtereinheit gleich
dem oder geringer als der der schützenden Glasschicht gemacht ist, indem die Dicke
jedes der die Elektroden und Halbleiterplättchen verbindenden Lötmateriallagen oder
die Dicke wenigstens eines die zylindrische Lamellierung bildenden Halbleiterplåttchens
regulier-t oder in der Lamellierung wenigstens ein leitendes Abstandsstück mit angenähert
dem gleichen Wärmedehnungskoeffizienten wie dem der Lamellierung aus Halbleiterplättchen
eingefugt ist oder wenigstens eine Elektrode angenähert den gleichen Wärmedehnungskoeffizienten
und die gleiche Querschnittsfläche wie die Halbleiterplättchen aufweist.
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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten
Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt eines
Ausführungsbeispiels der Erfindung; Fig. 2 einen Längsschnitt eines modifizierten
Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem einige
der als Lamellierung
verbundenen Halbleiterplättchen dicker als die anderen sind; Fig. 3 einen Längsschnitt
eines Teils eines anderen Ausfuhrungsbeispiels der Erfindung, bei dem eine Mehrzahl
von Abstandsstücken ohne PN-Ubergang und mit geringem elektrischen Widerstand zwischen
einer Mehrzahl von als Lamellierung verbundenen Ilalbleiterplättchen eingefügt ist;
und Fig. 4 einen Längsschnitt eines Teils einer integrierten Hochspannungs-Halbleiteranordnung
mit einer Mehrzahl von Halbleitereinheiten nach den Fig. 1, 2 und 3.
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In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen iia, 11b, 11n Siliziumhalbleiterplättchen
mit einem PN- oder PiN-Übergang, die als Lamellierung untereinander mittels Aluminiumlötmateriallagen
12b, 12c, . 12n so verbunden sind, daß die albleiterplättche elektrisch in Reihe
geschaltet sind.
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An den Siliziumhalbleiterplåttchen iia und lein, die an den Enden
der Lamellierung liegen, sind äußere Zuführungsdrähte 13a und 13b angebracht. Die
Elektroden 14a und 14b aus Wolfram oder Molybdän, die angenähert den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
wie Silizium haben, woraus die Halbleiterplättchen 11a, leib, ... iln bestehen,
s-ind ebenfalls als Lamellierung mit den Halbleiterplättchen mittels Aluminiumlötmateriallagen
12a bzw. 12n+1 verbunden.
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Die Anordnung mit diesem Aufbau wird Gleichrichtereinheit genannt.
In der Praxis stellt man diese Gleichrichtereinheit her, indem man eine bestimmte
Dicke von Aluminiumlot
auf beiden Seiten eines Halbleiterplättchens
mit einer bestimmten Oberfläche aufbringt, wonach mehrere solche Plättchen übereinandergelegt
und unter Erhitzung miteinander verbunden werden. Nach dem Abkühlen des-Aluminiumlots
und der Halbleiterplättchen werden die als Lamellierung verbundenen Halbleiterplättchen
mit einer Diamantschneide oder einem anderen Schneidgerät zu einem zylindrischen
Stapel geschnitten, um Halbleiterplättchen mit bestimmter Oberfläche zu schaffen.
Beim nächsten Schritt werden die Elektroden unter Hitze mit dem'Halbleiterplättchenstapel
verbunden, um die Gleichrichtereinheit zu vervollständigen.
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Erfindungsgemäß wird vorzugsweise aluminium als Lötmaterial zum Verbinden
der Halbleiterplättchen Ila, lib, lin untereinander und zum Verbinden der Elektroden
14a und 14b damit verwendet, da Aluminium nicht nur eine gute Benetzbarkeit für
Silizium, sondern auch einen geeigneten Schmelzpunkt aufweist, so daß es nicht genügend
schmilzt, um eine Trennung zwischen den verbundenen Teilen während des Erhitzungsvorganges
des Glases zu verursachen, und einen niedrigen elektrischen Widerstand hat. Auch
andere Lötmaterialien, wie z. 3. "Silumin"-Lötmaterialfolie aus einer Aluminium-Silizium-Legierung
läßt sich verwenden, soweit die erwähnten Erfordernisse erfüllt sind.
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Die Gleichrichtereinheit wird über die gesamte Länge zwischen den
Elektroden 14a und 74b mit einer Niedrigalkaliglasschicht überzogen, um die freiliegenden
Umfangsteile jedes PN- oder PiN-Überganges zu stabilisieren und der Gleichrichtereinheit
mechanische Festigkeit zu verleihen.
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Das Überzugsglas 15 besteht zunächst aus einer Mischung
von
Glaspulver und Wasser, die in Aufschwemmungsform gerührt und auf die Umfangsflächen
der Gleichrichtereinheit aufgebracht wird. Das Verfahren zum Verarbeiten des Glases
variiert mit dessen Zusammensetzung, doch nach den Ausführungsbeispielen der Erfindung
wird das Glas für etwa 3 Minuten auf 700 - 730 0C erhitzt und zu einem verfestigten
Zustand abgekühlt. Daher sollen die Lötmateriallagen 12a, 12b, 12n+1 einen solchen
Schmelzpunkt haben, daß sich die Halbleiterplättchen nicht bei Tem?eraturen von
700 - 730 °C wieder lösen, bei denen das Glas verarbeitet wird.
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Die Hochspannungs-Halbleiteranordnung gemäß der Erfindung, die den
vorstehend beschriebenen Aufbau hat und nach den vorstehend beschriebenen Verfahrensschritten
erhalten wird, umfaßt eine Gleichrichtereinheit mit einem axialen Wärmeausdehnungskoeffizienten,
der gleich dem oder niedriger als der von Glas ist Mit anderen Worten ist der Betrag
der Wärmedehnung der Gleichrichtereinheit erfindungsgemäß gleich dem oder geringer
als der von Glas gemacht. Diese Beziehung läßt sich durch die Ungleichung (TH -
TA) tl + i2t2) <= (TH I TA)°t3(tl + t2) wiedergeben, worin TH die anscheinende
Erstarrungstemperatur des Glases 15, TA Raumtemperatur, o( der lineare Wärmedehnungskoeffizient
der Halbleiterplättchen, 0< der lineare Wär-2 medehnungskoeffizient der Lötmateriallagen,
0(3 der lineare Wärmedehnungskoeffizient des Glases 15, tl die Gesamtdicke der Halbleiterplättchen
und t2 die gesamte Dicke der Lötmateriallagen ist. Von diesen Größen sind TH, TA,
Cci, # und 0<3 Konstanten, während t1 und t2 Variable sind.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Gesamtdicke
t2 der Lötmateriallagen so eingerichtet, daß die obige Ungleichung eingehalten wird.
Diese Einstellung wird durch Regulieren der Dicke des Aluminiumlots vorgenommen,
das jeweils auf dem Siliziumhalbleiterplättchen niedergeschlagen wird.
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Als Ergebnis wird während des Vorgangs der Verfestigung des Glases
15 das Glas 15 einer Zugbelastung und die Gleichrichtereinheit einer Druckbelastung
unterworfen. Silizium, das ein Hauptbestandteil der Halbleiterplättchen ist, gibt
leicht einer Zugbelastung nach, wie oben erwähnt ist, hält jedoch eine erhebliche
Druckkraft aus. Erfindungsgemäß werden die Halbleiterplättchen 11a, lib, ç e lin
einer Druckkraft aufgrund der Wärmedehnung ausgesetzt,, brechen jedoch selten während
des Abkühlungsvorganges bei stark verbesserter Ausbeute.
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Allgemein hat Glas eine hohe mechanische Festigkeit, und der Glasüberzug
15 schützt nicht nur die Halbleiterplättchen 11a, lib, ... lein, sondern vor allem
die freiliegenden PN- oder PIN-Übergänge gegenüber äußeren Kräften.
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Auch ist es möglich, die Dicke des Glasüberzugs in Radialrichtung
dünner zu machen, so daß der gesamte Aufbau der Hochspannungs-Halbleiteranordnung
kompakter als beim bekannten Aufbau gemacht werden kann, der einen Überzug aus zwei
Schichten von Epoxyharz vorsieht.
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Wie schon erwähnt, ist der lineare, Wärmedehnungskoeffizient des
Aluminiumlots um eine Größenordnung größer als der von Glas, und daher läßt sich,
wenn die Zahl der Halbleiterplättchen, die die Lamellierung bilden, groß ist, das
erfindungsgemäß
beabsichtigte Ziel durch Regulieren der Dicke t2 der Lotmateriallagen erreichen.
Wenn die Zahlhder Halbleiterplättchen klein ist, wird es Jedoch praktisch unmöglich,
die Dicke t2 der Lotmateriallagen unter Berücksichtigung der Wirkung der Lamellierungabindung
sehr zu verringern. In einem solchen Fall läßt sich, wie in Fig. 2 gezeigt ist,
die Dicke aller oder einiger Halbleiterplättchen erhöhen, um die ganze Anordnung
in liialrichtung zu verlängern, so daß der Betrag der Wärmedehnung der Gleichrichtereinheit
gleich dem oder geringer als der des Glasüberzugs gemacht werden kann, um auf die
Gleichrichtereinheit eine Druckbelastung einwirken zu lassen.
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In Fig. 2 sind unter den Halbleiterplättchen 21a, 21b ... 21n, die
untereinander zu einer Lamellierung verbunden sind, die Halbleiterplättchen 21a,
21b, 21c, 21n-2, 21n-1 und 21n, die an die Elektroden 24a und 24b angrenzen, dikker
als die Plättchen 21d, ... 21n-3. Wenn die Halbleiterplättchen 21a, 21b, ... 21n
einen PIN-Ubergang aufweisen, kann man die an die Elektroden 24a und 24b angrenzenden
Halbleiterplättchen dicker als die übrigen Halbleiterplättchen machen, indem man
die Dicke deren I-Zone erhõht.
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Die Halbleiterplättchen 21a, 21b, ... 21n werden wie die in Fig.
1 gezeigten Halbleiterplättchen hergestellt, indem man zunächst durch Aufdampfen
Aluminiualot auf beiden Seiten einer Mehrzahl von Halbleiterplättchen zweier verschiedener
Dicken aufbringt, sie zu einer Lamellisrung übereinanderlegt, erhitzt, abkühlt und
die Anordnung zu einer Säule schneidet und an beiden Enden der Säule die Elektroden
24a und 24b mit den äußeren Zuführungsdrähten 23a und 23b befestigt, um so eine
Gleichrichtereinheit fertigzustellen.
Die Halbleiterplättchen 21a,
21b, .,. 21n werden untereinander und mit den Elektroden 24a und 24b mittels der
Aluminiumlötmateriallagen 22a, 22b 0>O 22n+1 verbunden. Eine Glasaufschwemmung
wird über die gesamte Länge von einer Elektrode 24a bis zur anderen Elektrode 24b
der Gleichrichtereinheit aufgebracht, erhitzt, gesin tert und zwecks Fertigstellung
einer Hochspannungs-Halb leiteranordnung zu einem Glasüberzug 25 abgekühlt.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wirken die Halbleiterplättchen 21a,
21b, 21c, 21n-2, 21n-i und 21n zur Egulie rung des Betrags der Wärmedehnung der
Hochspannungs-Halb leiteranordnung, und außerdem trägt ggf, eine erhöhte Dicke der
I-Zone hier zu einer höheren Durchschlagsspannung bei Statt der Erhöhung der Dicke
der Halbleiterplättchen können auch Abstandsstücke mit einem niedrigen elektrischen
Widerstand und ohne Jeglichen PN-ffbergang in der Gleichrichtereinheit zum Erreichen
des gleichen Zweckes eingefügt werden. Solche Abstandsstücke sollten vorzugsweise
zwischen den Elektroden und den Halbleiterplättchen getrennt eingefügt werden, um
eine verbesserte Durchbruchs spannung derjenigen Halbleiterplättchen zu erzielen,
die sonst direkt an die Elektroden angrenzend liegen würden, Das Prinzip dieser
Maßnahme ist bei der in Fig. 3 dargestellten Halbleiteranordnung verkörpert, wo
man die Abstandsstücke 36a und 36b zwischen der Elektrode 34a und der Haibleiterplättchengruppe
31a, 31b ... 31n und zwischen der Elektrode 34b und der Halbleiterplättchengruppe
eingefügt und mittels Aluminiumlotmateriallagen verbunden sieht. Es ist vorteilhaft,
leicht verarbeitbare Abstandsstücke mit
einem niedrigen elektrischen
Widerstand sowie mit einem angenähert gleichen Wärme ausdehnungskoeffizient und
einer annähernd gleichen Zerbrechlichkeit wie die Halbleiterplättchen zu verwenden.
Nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet man ein P- oder N-Typ-Siliziunmaterial
mit einer Verunreinigungskonzentration von etwa 1 x 1018 bis 1 x 10 9 Atome/cm3
oder mehr.
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Wenn die Querschnitt sf1 che der Abstandsstücke größer als die der
Halbleiterplätt hen ist, wirkt die Belastung aufgrund der Wärmeausdehnung auf die
Abstandsstüc'ke 36a und 36b, nicht aber auf die Elektroden, wodurch die Einfügung
der Abstands stücke bedeutungslos wird Um die zu verhindern, soll die Querschnittsfläche
der Abstandsatücke 36a und 36b gleich der der Halbleiterplättchen gemacht werden,
und dadurch erleichtern sich auch die Herstellverfahren der Abstandsstücke und Halbleiterplättchen.
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Die aus einen Halbleiter eines einheitlichen Leitungstyps bestehenden
Abstandsstücke mit einer hohen V.runr.inigungskonzentration werden unter Hitze mit
den Siliziumhalbleiterplättchen vorab mittels Alumlnlumlötmateriallagen verbunden,
und die Einheit wird dann zu einer zylindrischen Form geschnitten, worauf die Verbindung
der Elektroden 34a und 34b einschließlich der äußeren Anschlußdrähte 33a und 33b
mit dem zylindrischen Stapel unter Hitze zur Bildung einer Gleichrichtereinheit
folgt.
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Während des Verfahrens zum Aufbringen des Glases 35 auf die Gleichrichtereinheit
kommt es manchmal vor, daß sich Luft mit der Glasaufschwemmung vermischt, so daß
Luftblasen zwischen dem Abstandsstück 36a und der Elektrode 34a
oder
zwischen dem Abstands stück 36b und der Elektrode 34b vorliegen. Die Anwesenheit
der Abstands stücke 36a und 36b verhindert jedoch, daß solche Luftblasen die freiliegenden
Teile von PN- oder PIN-Übergängen der Halbleiterplättchen 31a und 31n erreichen,
die sonst an die Elektroden 34a und 34b angrenzend angeordnet wären, Infolgedessen
wird die Durchbruchsspannung der Halbleiterplättchen 31a und 31n auch in Gegenwart
der Luftblasen nicht verringert, wodurch es möglich wird, eine Hochspannungs-Halbleiteranordnung
mit gewünschter Durchbruchsspannung zu erzielen, Die Halbleiter-Abstandsstücke können
an irgendwelchen Stellen zwischen den Halbleiterplättchen oder zwischen einer Elektrode
und den Halbleiterplättchen eingefügt werden, wenn der einzige Zweck die Justierung
der Wärmedehnun#g ist. Wenn es jedoch um eine Verbesserung der Durchbruchsspannung
geht, ist der vorstehend erläuterte Aufbau anzuwenden.
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Bei diesem Halbleiter-Abstandsstücke verwendenden Ausführungsbeispiel
läßt sich die Beziehung zwischen der Wärmedehnung der Gleichrichtereinheit und der
des Glasüberzugs 35 durch die Ungleichung A 1 1 2t2 (oc1t1+ +#4t4) S dz(TH - TA)0C3(t1
+ t2 + t ) wiedergeben, worin TH, TA, #1, #2, #3, t1und t2 die gleichchen Faktoren
wiein der weiter oben angegebenen Ungleichen Faktorenwie in der weiter oben angegebenen
Ungleichung bedeuten, #4 der Wärmeausdehnungskoeffizient der Abstandsstücke und
t4 die Gesamtdicke der Abstandsstücke ist.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann man so
vorgehen,
daß die Abstandsstücke gleichzeitig als wenigstens eine der Elektroden fungieren.
Dabei ist es aus dem schon genannten Grund erforderlich, daß die gleichzeitig als
Abstandsstück wirkende Elektrode die gleiche Querschnittsfläche wie die Halbleiterplättchen
aufweist.
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Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 3 ist die Dicke
der Halbleiterpläftchen, Aluminiunlötiateriallagen und Abstandsstücke im Verhältnis
zu ihren Querschnittsflächen zur Erleichterung der Darstellung übertrieben gezeichnet.
Die Dicke dieser Elemente soll nun unter Bezugnahme auf ein Beispiel der Hochspannungs-Halbleiteranordnung
gemäß der Erfindung näher erläutert werden: Dicke eines einzelnen Halbleiterplättchens,
soweit nicht im folgenden anders angegeben ... 230 Zahl der zu einer Lamellierung
verbundenen Halbleiterplättchen 000 13 Dicke jeder Aluminiumlötmateriallage, @oweit
im folgenden nicht anders angegeben ... 10 Zahl der Aluminiumlötmateriallagen 000
14 Anscheinende Erstarrungstemperatur des Glases (TH) ... 475 °C Raumtemperatur
(TA) ... 30 °C Raumtemperatur (TA) 0.0 30 C Wärmeausdehnungskoeffizient des Halbleiterplättchens
(#1)... 3,52 x ?° / C
Wärme ausdehnungskoeffizient des Aluminiumlots
(#2) ... 25,7 x 10-6/°C Wärmeausdehnungskoeffizient des Glases (#3) ... 4,0 x10-6/°c
Wärmeausdehnungskoeffizient des Halbleiterabstandsstückes (cC4) -3,52 x 10-6/°C
(1) Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wurde die Dicke einer Aluminiumlötmateriallage
auf 6,6 /u Justiert.
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(2) Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wurde die Dicke eines Halbleiterplättchens
auf 488 /u Justiert, und die Zahl der Plättchen mit erhöhter Dicke war 13.
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(3) Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wurde die Dicke der Halbleiterabstandsstücke
auf 3,8 mm bemessen, (4) In dem Fall, wo eine der Elektroden gleichzeitig als Halbleiterabstandsstllck
fungierte, wurde die Dicke eines solchen Abstandsstückes mit 3,34 mm bemessen Unter
diesen Bedingungen wurde festgestellt, daß Druckbelastung auf die Gleichrichtereinheit
und Zugbelastung auf den Glasüberzug wirkt.
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Fig. 4 zeigt eine integrierte Hochspannungs-Halbleiteranordnung mit
einer-Mehrzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Hochspannungs-Halbleiteranordnungen
gemäß der Erfindung.
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In dieser Figur umfassen die Hochspannungs-Halbleiteranordnungen
41a, 41b und 41c Gleichrichtereinheiten, die mit Glas überzogen sind, und jede davon
bildet eine der gleichen Einheiten, wie sie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt sind.
Die Anschlußdrähte 42a und 42b werden daran angebracht, um sie elektrisch in Reihe
zu schalten, während äußere Anschlußdrähte 43a und 43b mit den Hochspannungs-Halbleiteranordnungen
41a und 41c verbunden werden, worauf Epoxyharz oder Glas 44 auf die gesamte inheit
zwecks Integrationseinformung aufgebracht wird. Jede Hochspannungs-Halbleiteranordnung
ist einer Beanspruchung aufgrund der Wärmedehnung während des Einformungsvorganges
unterworfen, wird jedoch durch den Glasüberzug gegen Durchschläge oder Bruch geschützt.