Силовой полупроводниковый блок Советский патент 1991 года по МПК H01L25/00 H01L23/427 

Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике, в частности к силовым полупроводниковым модулям, предназначенным для эксплуатации в статических преобразователях электрической энергии.

Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения и надежности.

Изобретение поясняется чертежом.

Силовые полупроводниковые приборы 1, расположенные между теплоотводящими элементами 2 и токоведущими шинами 3, размещены в герметичной емкости 4, заполненной легкокипящей диэлектрической жидкостью 5, например фреоном 113, Сверху расположен конденсатор 6, соединенный

о

с герметичной емкостью 4. Теплоотводящие элементы 2, имеют боковые полости 7, выполненные из металлической решетки 8 с круглыми отверстиями 9. Внутри полостей расположены плавающие шарообразные элементы 10.

Силовой полупроводниковый блок работает следующим образом.

При подводе электрического тока к силовым полупроводниковым приборам 1 с помощью токоведущих шин тепло, выделяемое приборами, передается теплоотводя- щим элементам 2. Легкокипящая диэлектрическая жидкость 5 закипает на боковых поверхностях теплоотводящих элементов 2, наступает пузырьковый режим киXI

4.

Ю

пения. Пары жидкости из герметичной емкости 4 поступают в конденсатор 6, конденсируются, конденсат стекает обратно в герметичную емкость.

При дальнейшем увеличении тока через полупроводниковые приборы увеличиваются тепловые потери, пузырьковый режим кипения переходит в пленочный, теплоотдача (охлаждение полупроводниковых приборов) ухудшается. Для исключения этого используются плавающие шарообразные элементы 10, находящиеся внутри боковых полостей 7. Под воздействием кипящей жидкости и паровых пузырей, которые совершают пульсирующие движения около боковых поверхностей теплоотводящих элементов, шарообразные элементы приходят в движение, периодически соприкаса-i ются этими боковыми поверхностями и разрушают при этом образующуюся паровую пленку на них. Это позволяет увеличить отводимые тепловые потоки от теплоотводящих элементов и, соответственно, от силовых полупроводниковых приборов. За счет того, что диаметр отверстий 9 в металлической решетке 8 меньше, чем диаметр плавающих шарообразных элементов, шарообразные элементы не могут выходить за пределы боковых полостей 7.

Использование данного изобретения для охлаждения мощных отечественных силовых полупроводниковых приборов на токи 630-1600 А позволяет существенно снизить тепловое сопротивление охлаждающей системы и, следовательно, полное тепловое сопротивление полупроводниковая структура - окружающая среда, что, в

свою очередь приводит к увеличению нагрузочной способности приборов. Повышение нагрузочной способности приборов, т.е. вышение максимально допустимого тока в

открытом состоянии позволяет снизить количество полупроводниковых приборов в силовых схемах статических преобразователей электрической энергии, соответственно снизить такое же количество

охладителей, что приведет к экономии доро- гостоящих силовых полупроводниковых приборов, остродефицитных материалов охлаждающих систем: меди, олова, алюминия и т.д.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Силовой полупроводниковый блок, содержащий конденсатор, соединенный с герметичной емкостью, частично заполненной легкокипящей диэлектрической жидкостью,

в которую погружены мощные полупроводниковые приборы с теплоотводящими элементами между ними и токоведущими шинами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения и надежности блока, каждый теп- лоотводящий элемент снабжен боковыми полостями, ограниченными металлической решеткой, полости содержат плавающие шарообразные элементы, при этом удельный вес материала шарообразных элементов равен удельному весу диэлектрической жидкости, а диаметр шарообразных элементов равен

«i 1,1doTB,

где d шэ -диаметр шарообразных элементов;

йотв - диаметр отверстий решетки.

-5

-г -ю -i

1 j

Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике, в частности к силовым полупроводниковым модулям, предназначенным для эксплуатации в статических преобразователях электрической энергии. Цель - повышение эффективности охлаждения и надежности модуля. Цель достигается тем, что силовые полупроводниковые приборы 1, расположенные между теплоотводящими элементами 2 и токове- дущими шинами 3, размещены в герметичной емкости 4, частично заполненной легкокипящей диэлектрической жидкостью 5, например фреоном 113. Сверху расположен конденсатор 6, соединенный с герметичной емкостью 4. Токоотводящие элементы 2 имеют боковые полости 7, выполненные из металлической решетки 8-с круглыми отверстиями 9. Внутри полостей расположены плавающие шарообразные элементы 10. Удельный вес материала шарообразных элементов равен удельному весу диэлектрической жидкости, а диаметр шарообразных элементов равен rims 1,1 dote, где с1шэ - диаметр шарообразных элементов; dote - диаметр отверстий решетки. 1 ил. С

9

8