LIGHT-ACTIVATED THYRISTOR

Abstract: The thyristor has a cathode contact part (3), an adjacent heat sink (9) and an optical waveguide (19) in a bore (12) of the cathode contact part for supplying the activating power. A sleeve-like insert (13) is inserted into the bore, the flexible optical waveguide being capable of being pushed into the sleeve-like insert through an aperture in the heat sink until it is in optical contact with the photosensitive region of the thyristor. <IMAGE>

Description: Lichtzündbarer Thyristor Die Erfindung bezieht sich auf einen lichtzündbaren Thyristor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Thyristor ist aus dem IPEC-Tagungsband 19831,1 Seiten 559-570 bekannt. Die Zündleistung wird hierbei von einer Lichtquelle, z.B. Leuchtdiode, über einen flexiblen Lichtleiter zugeführt, dessen Ende am Gehäuse des Thyristors derart befestigt ist, dass sich sein Ausgang vor einem in den Gehäusemantel gasdicht eingefügten Fenster befindet. Im Inneren des Gehäuses wird die Zündleistung über einen vom Fenster zum lichtempfindlichen Bereich des Thyristors geführten, gebogenen Lichtleiterstab weitergeleitet, der inSeiner Ausnehmung des Kathodenkontaktteils gelagert ist. Nachteilig ist jedoch, dass durch die optischen Schnittstellen vor und hinter dem Fenster sowie durch nur schwer zu vermeidende Ungenauigkeiten bei der Montage des Lichtleiterstabes und des flexiblen Lichtleiters die übertragbare Lichtleistung herabgesetzt wird, was insbesondere deswegen ins Gewicht fällt, weil die zur Verfügung stehenden Lichtquellen nur eine begrenzte Licht leistung abgeben. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen lichtzündbaren Thyristor der eingangs genannten Art anzugeben, der mit einer möglichst grossen Zündleistung beaufschlagt werden kann, ohne hierdurch seine Austauschbarkeit insbesondere innerhalb eines Säulenaufbaus von mehreren gleichartigen Thyristoren zu beeinträchtigen. Das wird erfindungsgemäss durch eine Ausbildung nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 erreicht. Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil liegt insbesondere darin, dass durch die Reduktion der Zahl der optischen Schnittstellen und durch die Selbstjustierung des flexiblen Lichtleiters im hülsenförmigen Einsatz ein wesentlich grösserer Teil der zur Verfügung stehenden Lichtleistung dem lichtempfindlichen Bereich des Thyristors zugeführt werden kann als bisher. Weiterhin wird die Montage eines einzelnen Thyristors sowie die einer Mehrzahl von gleichartigen Thyristoren im Rahmen eines Säulenaufbaus erleichtert. Darüberhinaus ist eine gute Austauschbarkeit von einzelnen oder mehreren in einem Säulenaufbau zusammengefassten Thyristoren nach der Erfindung gewährleistet. Die Ansprüche 2 bis 9 sind auf bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gerichtet. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung und Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, das sich von Fig. 1 durch eine andere Ausgestaltung des Kühl körpers unterscheidet. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den Gesamtaufbau eines erfindungsgemäss ausgebildeten, lichtzündbaren Hochleistungsthyristors. Dabei bezeichnet 1 eine an sich bekannte Thyristortablette, d.h. einen Körper aus dotiertem Halbleitermaterial, z.B. Silizium, der vier aufeinanderfolgende Schichten abwechselnder Leitfähigkeitstypen Cn-Emitter, p-Basis, n-Basis, p-Emitter) aufweist und zur Erhöhung seiner Spannungsfestigkeit randseitig abgeschrägt ist. Er bildet eine flache, zu einer Achse 2 rotationssymmetrische Scheibe. Die Kontaktierung des n-Emitters erfolgt über ein mit einem nicht dargestellten ersten Anschluss eines Laststromkreises versehenes Kathodenkontaktteil 3, das einen flanschartigen Ansatz 4 hat. Der p-Emitter steht mit einem Anodenkontaktteil 5 in Verbindung, das mit einem flanschartigen Ansatz 6 versehen ist. Das Teil 5 weist einen zweiten, nicht dargestellten Anschluss für den Laststromkreis auf. Ein zylinderförmiger Keramikmantel 8 ist mit den Teilen 4 und 6 vorzugsweise gasdicht verschweisst. Oberhalb des Teiles 4 ist ein Kühlkörper 9 vorgesehen, der mit 3 sowie mit der Thyristortablette 1 in einem guten Wärmekontakt steht. Ein über Rohrleitungen 10 und 11 zugeführtes bzw. abgeleitetes Kühlmittel dient zur intensiven Kühlung der Thyristortablette 1. Das Kathodenkontaktteil 3 ist im Bereich der Achse 2 mit einer zu den horizontalen Hauptflächen der Thyristortablette 1 etwa senkrecht verlaufenden, durchgehenden Bohrung 12 versehen, in die ein hülsenförmiger Einsatz 13, insbesondere aus Messing, eingefügt ist. Dieser hat einen flanschartigen Ansatz 14, der in eine Ausnehmung 15 des Teils 3 eingepasst ist. Zweckmässigerweise ist der Einsatz 13 an seinem unteren Ende mit einem transparenten Abschlussteil 16 versehen, das planparallel oder als plankonvexe Sammellinse ausgebildet sein kann. Dieses Abschlussteil 16 ist dabei gasdicht in den Einsatz 13 eingepasst, der seinerseits gasdicht in die Bohrung 12 eingelötet bzw. eingeschweisst ist. Im Kühlkörper 9 ist nun eine Ausnehmung 17 vorgesehen, die in die Bohrung 12 des Kathodenkontaktteils 3 einmündet. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht die Ausnehmung 17 aus einer etwa horizontal verlaufenden Bohrung, die einen in Richtung auf das Kathodenkontakt teil 3, d.h. in vertikaler Richtung, verlaufenden ausgangsseitigen Teil 18 aufweist. Der zur Zuführung der Zündleistung dienende Lichtleiter 19 ist flexibel ausgebildet und durch die Ausnehmung 17 mit seinem Ende bis in den hülsenförmigen Einsatz 13 einschiebbar. Mit besonderem Vorteil kann er in dieser Lage mittels einer Uberwurfmutter 20, die auf dem Mantel 21 des Lichtleiters 19 drehbar gelagert ist, an einem mit einem Gewinde versehenen Eingangsstutzen 22 des Kühlkörpers 9 befestigt werden. Der Querschnitt der Ausnehmung 17 verringert sich im Bereich des ausgangsseitigen Teils 18 in Richtung auf ihren in die Bohrung 12 einmündenden Ausgang derart, dass er an diesem Ausgang dem Querschnitt des hülsenförmigen Einsatzes 13 entspricht. Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die sich von Fig. 1 dadurch unterscheidet, dass die Ausnehmung des Kühlkörpers 9 aus einer von seiner Grenzfläche 23 zum Kathodenkontaktteil 3 ausgehenden Nut 24 besteht, die z.B. eingefräst ist. Auch die Nut 24 mündet in die Bohrung 12 bzw. in den oberen Querschnitt des hülsenförmigen Einsatzes 13. Die Teile 3 bis 8, 13 und 16 bilden ein gasdichtes Gehäuse für die Thyristortablette 1, wobei der flexible, aus einer einzigen Lichtleitfaser oder einem Faserbündel bestehende Lichtleiter 19, der bis an das Abschlussteil 16 vordringt, ohne Zwischenschaltung eines weiteren starren Lichtleiterstabes mit dem lichtempfindlichen Bereich der Thyristortablette in optischem Kontakt steht. Bei einem säulenartigen Aufbau mehrer nach der Erfindung ausgebildeter Thyristoren kann jeweils die zu einem solchen Thyristor gehörende, aus den Teilen 1 bis 8 bestehende Baueinheit nach dem Entfernen des Lichtleiters 19 als Ganzes ausgetauscht werden. Der Licht leiter 19 wird nach dem Einbringen der neuen Baueinheit an den Eingangsstutzen 22 wieder angeschraubt.

Claims: A light-ignitable thyristor having a cathodic contact piece (3), a heat dissipator (9) adjacent to said cathodic contact piece (3), and a light guide (19) serving as a lead for the ignition power and being arranged in a boring (12) of said cathodic contact piece, said light guide (19) optically contacting a light-sensitive portion of said thyristor, characterized in that a bush-shaped insert (13) is mounted in the boring (12) and that the light guide (19) is flexibly developed and can be introduced in that bush-shaped insert (13) via a recess (17, 18) of said heat dissipator which leads to said boring (12). A light-ignitable thyristor according to claim 1, characterized in that the bush-shaped insert (13) is provided with a transparent terminal piece (16) preferably being shaped plan-parallel or as a focusing lense. A light-ignitable thyristor according to claims 1 or 2, characterized in that the recess of the heat dissipator (9) consists of a boring (17) running in a first portion approximately parallel to the main surfaces of the disc-shaped thyristor and that said recess comprises at its output side a second portion (18) running in the direction of a cathodic contact piece. A light-ignitable thyristor according to claims 1 or 2, characterized in that the recess of the heat dissipator (9) consists of a groove (24) starting from the interface (23) to the cathodic contact piece (3), said groove leading to the boring (12) of the cathodic contact piece (3). A light-ignitable thyristor according to anyone of the preceding claims, characterized in that it is essentially shaped dynamically balanced and that the boring (12) of the cathodic contact piece (3) is located in the area of the axis of symmetry (2). A light-ignitable thyristor according to anyone of the preceding claims, characterized in that the bush-shaped insert (13) is soldered or welded respectively into the boring (12) of the cathodic contact piece (3) in a gastight manner. A light-ignitable thyristor according to anyone of the proceding claims, characterized in that the light guide (19) can be mounted at an input connecting piece (22) of the heat dissipator (9) by means of a pivoted swivel nut (20). A light-ignitable thyristor according to anyone of the preceding claims, characterized in that the cross-section of said recess (17) of the heat dissipator (9) is tapered in the direction of its output which leads in the boring (12) of the cathodic contact piece (3) thus that, at said output, it corresponds to the cross-section of the bush-shaped insert (13). A light-ignitable thyristor according to anyone of the preceding claims, characterized in that that the cathodic contact piece (3, 4) is connected with an anodic contact piece (5, 6) and a ceramic envelope (8) to a gastight can.

Inventors: KUHNERT, REINHOLD, DR., MITLEHNER, HEINZ, DR., SCHALLENBERG, GERWIN
Applicants: SCHOTT GLASWERKE
Application year: 1986
Main classification: H01L31
IPC codes: G02B6, H01L31