DE2636631A1 - Thyristor - Google Patents

Thyristor

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DE2636631A1 DE19762636631 DE2636631A DE2636631A1 DE 2636631 A1 DE2636631 A1 DE 2636631A1 DE 19762636631 DE19762636631 DE 19762636631 DE 2636631 A DE2636631 A DE 2636631A DE 2636631 A1 DE2636631 A1 DE 2636631A1
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Description

Thyristoren, die in selbstgeführten Schaltungen wie Gleichstromstellern, Wechselrichtern, Schwingkreisschaltungen usw. eingesetzt werden, können nur durch Löschkreise ausgeschaltet werden, deren Aufwand mit zunehmender Freiwerdezeit steigt. Die Thyristoren sollten eine geringe Freiwerdezeit haben. Für bei höherer Frequenz arbeitende Geräte und Anlagen ist eine kurze Freiwerdezeit außerdem notwendig, um die Funktion des Gerätes sicherzustellen und einen ausreichend günstigen Wirkungsgrad zu erzielen. Eine Verkürzung der Freiwerdezeit durch Schaltmaßnahmen im Steuerkreis ermöglicht es, die Thyristoren bei noch höheren Betriebsfrequenzen einzusetzen, beziehungsweise den Aufwand für die Löschung herabzusetzen.
Es ist bekannt, Thyristoren mit den Steuerstrom verstärkenden Strukturen zur Verkürzung der Freiwerdezeit eine Hilfsspannung an der Emitterelektrode des Hilfsthyristörs zuzuführen, deren Polung der Steuerspannung entgegengesetzt ist. Diese Hilfsspannung kann, dauernd oder nur während der Freiwerdezeit angeschaltet sein. Durch diese Hilfsspannung werden im Halbleiterkörper gespeicherte Ladungsträger abgesaugt, die sonst bei Wiederanstieg der Spannung
:0 in Blockierrichtung eine Zündung auslösen könnten. Bekannte Lösungen zur Zuführung der Hilfsspannung sehen eine im Gehäuse angeordnete oder im Halbleiterkörper des Thyristors integrierte Diode vor, die mit der Hilfsemitterelektrode und den SteueranschlUssen . verbunden und so gepolt ist, daß der Steuerstrom für den Thyristor nicht in die Hilfsemitterelektrode fließen kann.
Hab
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Die bekannte Lösung erfordert jedoch, daß das Steuergerät Impulse beider Polarität liefern muß. Der Aufwand zur Erzeugung der negativen Hilfsspannung kann für manche Anwendungen kleiner gehalten werden, beziehungsweise ist es in manchen Fällen von Vorteil, wenn die Hilfsemitterelektrode direkt von außen, unabhängig von der Steuerelektrode, angesteuert werden könnte, zum Beispiel wird dadurch das Anlegen einer leicht zu erzeugenden negativen Gleichspannung ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Thyristor mit .einem Halbleiterelement, das eine Steuerelektrode und eine den Steuerstrom verstärkende Anordnung mit einer Hilfsemitterelektrode aufweist, mit einem das Halbleiterelement einschließenden Gehäuse, mit einer Steuerleitung, durch die die Steuerelektrode elektrisch mit einer in einer Gehäusewand sitzenden Durchführung verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Thyristor so weiterzubilden, daß die Hilfsemitterelektrode unabhängig von der Steuerelektrode angesteuert werden kann.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine zweite Steuerleitung, die elektrisch mit der Hilfsemitterelektrode und mit einer in der Gehäusewand sitzenden Durchführung verbunden ist.
Bei einem Thyristor mit einem aus Metallplatten und einem Isolierring bestehenden scheibenförmigen Gehäuse und mit einem in einer der Metallplatten angeordneten Schlitz, der in eine der Steuerelektrode und der Hilfsemitterelektrode gegenüberliegende Aussparung mündet, wobei die Steuerleitung im Schlitz liegt und ihr eines Ende unter Federwirkung gegen die Steuerelektrode gedrückt ist und wobei die Durchführung im Isolierring sitzt, ist zweckmäßigerweise auch die zweite Steuerleitung in einem in einer der Metallplatten liegenden Schlitz angeordnet und mündet ebenfalls in die Aussparung, wobei ihr eines Ende gegen die Hilfsemitterelektrode gedrückt ist. Beide Steuerleitungen können in einem gemeinsamen Schlitz liegen und beide Durchführungen können nebeneinander angeordnet sein. Zweckmäßigerweise können beide Steuerleitungen aus Drähten bestehen, deren in die Aussparung mündenden Enden gebogen
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sind und stumpf auf der Steuerelektrode beziehungsweise der Hilfsemi tterelektrode aufsitzen, wobei diese Enden gemeinsam durch ein in der Aussparung angeordnetes Federsystem gegen die Elektrode gedrückt sind. Beide Steuerleitungen können jedoch auch aus Drähten bestehen, deren in die Aussparung mündenden Enden als zueinander konzentrische Federn ausgebildet sind.
Bei einem Thyristor mit einem Gehäuse, das einen Metallboden und eine wenigstens teilweise aus Isolierstoff bestehende Kappe aufweist, wobei die Durchführung in der Kappe sitzt und ein Ende der Steuerleitung unter Federwirkung gegen die Steuerelektrode gedrückt ist, kann auch die zweite Steuerleitung mit einer in der Kappe sitzenden Durchführung verbunden sein, wobei ihr eines Ende gegen die Hilfsemitterelektrode gedrückt ist. Zweckmäßigerweise ist das Ende der zweiten Steuerleitung mittels eines die Steuerelektrode kontaktierenden Federsystems an die Hilfsemitterelektrode gedruckt.
Statt des Andrückens der Steuerleitungen an die Steuerelektrode beziehungsweise die Hilfsemitterelektrode können sie mit diesen Elektroden auch stoffschlüssig verbunden sein.
Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 näher erläutert. Es zeigen:
i
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Thyristor gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 einen teilv/eisen Schnitt durch einen Thyristor gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 eine teilweise Aufsicht des Thyristors nach Fig. 2 entlang
der Linie III-III und
Fig. 4 einen Schnitt durch einen Thyristor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Der Thyristor nach Fig. 1 weist eine obere Metallplatte 1 und eine untere Metallplatte 2 auf. Die Metallplatten bestehen aus Wärme gut leitendem Material, beispielsweise aus Kupfer. Die Metallplatten 1, 2 sind über Metallringe 4,5 mit einem Isolierring 3 bei-
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(ο
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spielsweise durch Hartlöten verbunden. Auf der unteren Metallplatte 2 liegt ein Halbleiterelement 6, wobei dazwischen zur Verbesserung des Kontaktes eine Folie 7 angeordnet sein kann- Auf der Kathodenseite des Halbleiterelementes 6 sitzt die obere Metallplatte 1 auf, die mit zwei radial verlaufenden Schlitzen 8, 9 versehen ist. Die Schlitze münden in eine zentral in der Metallplatte 1 angeordnete Aussparung 10, die der Steuerelektrode und der Hilfsemitterelektrode des Halbleiterelementes 6 gegenüberliegt. Steuerelektrode und Hilfsemitterelektrode sind der besseren Übersichtlichkeit halber in der Figur nicht dargestellt. In den Schlitzen 9, 8 sind eine erste und eine zweite Steuerleitung 11, 12 angeordnet, deren Enden 14, 13 in die Aussparung 10 münden. Sie sind dort abgewinkelt und sitzen stumpf auf der Steuerelektrode beziehungsweise der Hilfsemitterelektrode auf. Die Enden 13, 14 der Steuerleitungen werden durch ein Isolierstück 15 fixiert. Auf den Enden der Steuerleitungen sitzt eine Druckscheibe 16 aus Isolierstoff. Die Enden der Steuerleitungen werden durch zwischen der Druckscheibe 16 und einer Wand der Aussparung 10 angeordnete Federn 17 gegen das Halbleiterelement 6 gedrückt. Der Kontaktdruck liegt dabei zweckmäßigerweise zwischen 50 und 250 kp/cm . Um einen sicheren Kontakt der Steuerleitungen auf den zugeordneten Elektroden zu gewährleisten, ist das Isolierstück 15 in der Höhe so dimensioniert, daß es bei angedrückten Enden 13, 14 die Oberfläche des Halbleiterelementes 6 nur leicht oder nicht berührt.
Die von den Elektroden abgekehrten Enden der Steuerleitungen 11, 12 sind mit 20 beziehungsweise 18 bezeichnet und stecken in im Isolierring 3 angeordneten Durchführungen 21, 19. Die Durchführungen sind gleichzeitig als Anschlüsse für die Steuerelektrode beziehungsweise die Hilfsemitterelektrode ausgebildet. I
In den Fig. 2 und 3 sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die obere Metallplatte 1 ist mit einem Schlitz 22 versehen, in dem die der Steuerelektrode und der Hilfsemitterelektrode zugeordneten Steuerleitungen 23, 24 übereinander angeordnet sind. Die in die Aussparung 10 mündenden Enden 26, 27
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der Steuerleitungen 23, 24 sind als zueinander konzentrische Federn ausgebildet. Das Ende 27 der Steuerleitung 23 ist eine Schraubenfeder, während das Ende 26 der Steuerleitung 24 eine nur aus einer Windung bestehende Feder ist. Die von den Elektroden abgewandten Enden der Steuerleitungen 23, 24 sind mit 25, 30 bezeichnet und sind in im Isolierring 3 angeordnete Durchführungen 21, 29 eingesteckt.
Das AusführungsbeispieT nach den Fig. 2 und 3 hat gegenüber dem nach Fig. 1 den Vorteil, daß nur ein einziger Schlitz erforderlich ist, so daß die Kühlung des Halbleiterelementes besser ist. Außerdem ist diese Lösung im Hinblick auf die Anwendung als Frequenzthyristor etwas günstiger, da keine der Steuerleitungen außen um das Gehäuse herumgeführt werden muß, wodurch sich insbesondere bei höheren Frequenzen störende Induktivitäten ausbilden könnten. Es ist beispielsweise auch möglich, nur mit einer einzigen Durchführung zu arbeiten, wenn diese wie zum Beispiel bei einer Steckverbindung für ein Koaxialkabel mit einem Mitten- und einem Außenkontakt versehen ist.
In den Fig. 1 und 2 waren Ausführungsbeispiele mit scheibenförmigem Gehäuse beschrieben worden. In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Gehäuse einen Schraubstutzen aufweist. Das Gehäuse dieses Thyristors besteht aus einer Bodenplatte 31 und einer Isolierstoffkappe 32, wobei beide Teile durch ein metallenes Rohrstück 33 miteinander verbunden sind. In der Isolier stoff kappe 43 sitzt eine Durchführung 34, die den Anschluß für eine Steuerleitung 36 bildet. Das untere Ende 43 der Steuerleitung 36 führt zur Hilfsemitterelektrode des Halbleiterelementes 6 und ist mit dieser kontaktiert. Eine weitere Durchführung 35 sitzt ebenfalls in der Kappe und bildet den Anschluß für eine Steuerleitung 37, deren unteres Ende 42 mit der Steuerelektrode des Halbleiterelementes 6 kontaktiert ist. Die Steuerleitungen 36, 37 münden in eine Aussparung 40 einer Zuführungselektrode 41, die den unteren Teil eines zentral im Gehäuse sitzenden Zuführungsbolzens 38 bildet. Der Zuführungsbolzen 38 ist mit einer Radialbohrung versehen, durch die die Steuerleitungen 36, 37 hindurchgehen. Die
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Enden 42, 43 der Steuerleitungen 36, 37 werden über eine Isolierscheibe 44 durch eine Feder 45 an die entsprechenden Elektroden gedrückt. Die Feder 45 kann beispielsweise die Form einer Welle haben und sich gegen einen als Widerlager ausgebildeten Teil der Zuführungselektrode 41 abstützen.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind zwei Durchführungen dargestellt, jedoch kann auch hier eine einzige Durchführung nach Art eines Koaxialsteckers verwendet werden.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele weisen unter Druck kontaktierte Steuerelektroden und Hilfsemitterelektroden auf. Es ist jedoch auch möglich, die Steuerleitungen mit der Steuerelektrode und der Hilfsemitterelektrode stoffschlüssig, das heißt durch Löten oder Schweißen, zu verbinden. Im übrigen ist die Erfindung auch für andere Gehäuseformen verwendbar.
8 Patentansprüche
4 Figuren
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Claims (8)

Patentansprüche
1.\Thyristor mit einem Halbleiterelement, das eine Steuerelektrode ^—' und eine den Steuerstrom verstärkende Anordnung mit einer Hilfsemitterelektrode aufweist, mit einem das Halbleiterelement einschließenden Gehäuse, mit einer Steuerleitung, durch- die die Steuerelektrode elektrisch mit einer in einer Gehäusewand sitzenden Durchführung verbunden ist, gekennzeichnet durch eine zweite Steuerleitung (12, 24, 36), die elektrisch mit der Hilfsemitterelektrode und mit einer in der Gehäusewand sitzenden Durchführung (19» 29, 34) verbunden ist.
2. Thyristor nach Anspruch 1 mit einem aus Metallplatten und einem Isolierring bestehenden scheibenförmigen Gehäuse, mit einem in einer der Metallplatten angeordneten Schlitz, der in eine der Steuerelektrode und der Hilfsemitterelektrode gegenüberliegende Aussparung mündet, wobei die Steuerleitung im Schlitz liegt und ihr eines Ende unter Federwirkung gegen die Steuerelektrode gedrückt ist und wobei die Durchführung im Isolierring sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zweite Steuerleitung (12, 24) in einem in einer der Metallplatten (1) angeordneten Schlitz (8, 22) liegt, daß sie ebenfalls in die Aussparung (10) mündet und daß ihr eines Ende gegen die Hilfsemitterelektrode gedrückt ist.
3. Thyristor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß beide Steuerleitungen (23, 24) in einem gemeinsameil Schlitz (22) liegen und daß beide Durchführungen (21, 29) nebeneinander angeordnet sind.
4. Thyristor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß beide Steuerleitungen aus Drähten bestehen, deren in die Aussparung (10) mündenden Enden (13» 14) gebogen sind und stumpf auf der Steuerelektrode beziehungsweise der Hilfsemitterelektrode aufsitzen und daß diese Enden gemeinsam durch ein in der Aussparung angeordnetes Federsystem (17) gegen die Elektroden gedrückt sind.
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5. Thyristor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß beide Steuerleitungen aus Drähten bestehen, deren in die Aussparung (10) mündenden Enden (26, 27) als zueinander konzentrische Federn ausgebildet sind.
6. Thyristor nach Anspruch 1 mit einem Gehäuse, das einen Metallboden und eine wenigstens teilweise aus Isolierstoff bestehende Kappe aufweist, wobei die Durchführung in der Kappe sitzt und ein Ende der Steuerleitung unter Federwirkung gegen die Steuerelektrode gedruckt ist, dadurch gekennzeichnet , daß auch die zweite Steuerleitung (30) mit einer in der Kappe (32) sitzenden Durchführung (34) verbunden und ihr eines Ende (43) gegen die Hilfsemitterelektrode gedrückt ist.
7. Thyristor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Ende (43) der zweiten Steuerleitung (36) mittels eines die Steuerelektrode kontaktierenden Federsystems (45) an die Hilfsemitterelektrode gedrückt ist.
8. Thyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerleitungen (11, 12; 23, 24; 36, 37) mit der Steuerelektrode beziehungsweise der Hilfsemitterelektrode stoffschlüssig verbunden sind.
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