Силовой полупроводниковый прибор Советский патент 1985 года по МПК H05K7/20 H01L23/48 

Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике и может быть использовано в статистических преобразователях электрическойэнергии. В процессе постоянного роста но- 5

минальных токов силовых полупроводниковьпс приборов (СПП), а следовательно, и геометрических размеров р-п структуры все острее становятся проблемы токосъема и таплосъёма со (О структуры и отвода тепловой мощности потерь от СПП.

Известна конструкция СПП, в которой полупроводниковая структура, представляющая собой кремниевую пластину,15 содержащую р - п-переход и напаянную на вольфрамовый термокомпенсатор и заключенную в керамический корпус. Токосъем осуществляется за счет медных оснований, прижатых к полупровод- 20 никовой структуре с обеих сторон че-i: рез систему прокладок. Отвод тепла осуществляется путем двухстороннего воздушного, жидкостного или испарительного охлаждения ij .25

Однако дйя сжатия прибора .с охладителем и токосъемными шинами с целью, получения надежного теплового и электрического контактов, необхоимо осевое усилие в пределах 20000- зо 50000 Н, что приводит к увеличению аесогабаритных параметров прижимного устройства и прибора в целом. Наичие в приборе термокомпенсаторов, неднлх оснований, большого числа контактов ведет к возрастанию те.плового сопротивления между полупроводниковой структурой и окружающей средой. Кроме того, использование специальных медных или алюминиевых охладите- о ей приводит к резкому увеличению массы и габаритов приборов, расхода

дефицитных цветных металлов.

Наиболее близким к предлагаемому является СПП, содержащий кремниевую пластину с р - п-переходом с прикрепленной к ней по крайней мере с одной стороны упрочняющей пластиной из материала, имеющего коэффициент термического расщирения (КТР), близкий к 50 КТР кремния, эластичные стержни, выполняющие функцию токосъемов с переменным сечением, контактируют с полупроводниковой структурой в отдельных точках,причем области контактов этих 55 стержней с противоположными сторонами структуры расположены одна против другой. Свободные концы эластичных

стержней заделаны в массивные медные платы, являющиеся вторичными токосъемами. Прибор помещен в жидкий диэлектрик-фреон для улучшения отвода теплвых потерь от полупроводниковой струтуры 2 .

Однако электрический и тепловой контакты с полупроводниковой структурой осуществляются дискретно в отдельных точках, а не по всей площади структуры.

Кроме того, в тиристорах имеются локальные области структуры со значительным перегревом по отношению к остальной площади. В данном случае это может привести к выходу из строя прибора, так как один стержень, попавший на эту локальную область, не справится с теплоотводом. Причем теплоотвод в данном приборе (испарительньй вариант предполагается: за счет кипения жидкого диэлектрика фреона I13 на поверхности кремниевой пластины. Однако в этом случае рост температуры кремниевой пластины, а следовательно, и нагрузочной способносуи прибора ограничен из-за опасности возникновения кризисных явлений при кипении фреона на поверхности пластины. Кроме -того, данной конструкцией предусмотрено, что кремниевая пластина находится в объеме фреона, в который также помещены другие охлаждаемые элементы преобразователя трансформаторы, дроссели, конденсаторы, резисторы и т. д. Вследствие этого фреон (или его пары) загрязняется. Электроизоляционные свойства его ухудшаются, что может привести к короткому замыканию между анодом и катодом-СПП,

Цель изобретения - повьш1ение эффективности охлаждения и увеличение мощности прибора.

Указанная цель достигается тем, что в СПП, содержащем корпус, заполненный жидкой охлаждающей средой, кремниевую пластину с высокотемпературным р- п-переходом, установлен-ную в изоляционных держателях и погр женную в жидкую охлаждающую среду, держатели выполнены из эластичного материала, кремниевая пластина установлена с возможностью образования двух изолированных между собой секций, заполненных жидкой охлаждакщей средой, а в качестве охлаждающей жид

1.СИЛОВОЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРИБОР, содержапщй корпус, заполненный жидкой охлаждающей средой, кремниевую пластину с высокотемпературным р - п-переходом, установленную в изоляционных держателях и погруженную в жидкую охлаждающую среду,, отличающийся тем, что, с целью повьппения эффективности охлаждения и увеличения мощности прибора, держатели выполнены из эластичного материала, кремниевая пластина установлена с возможностью образования двух изолированных между собой секций, заполненных жидкой охлаждающей средой, а в качестве охлаждающей жидкости использовано жидкометаллическое соединение. 2.Прибор по п.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что на противоположные поверхности кремниевой пластины, расположенные в разных секциях, нанесен Z слой меди пористой структуры. л 3.Прибор по п.I, отличающий с я тем, что на внутренней и внешней поверхностях стенок изолированных секций выполнены ребра. J 6