ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ УСТРОЙСТВО

Полупроводниковое устройство
Полезная модель относится к полупроводниковой технике и может использоваться в преобразовательной технике,электроприводе и технике электрофизических исследований.
Известен полупроводниковый прибор,корпус которого образован двумя коническими или усеченными коническими металлическими телами,соединенными через изоляционное кольцо так,что одно металлическое тело контактирует с анодом,а другое с катодом и снабжено центральным каналом для прохода извне жесткого вывода,соединяемого с управляющим электродом.Канал заполняют изоляционным материалом.Полупроводниковый элемент,отделенный от кольца герметиком,сплавляют с металлическим телом или припаивают к нему.Прижимная пружина используется для прижимания корпуса к охлаждающим телам ..к для создания внутреннего контактного давления,когда внутренние электрические соединения осуществляют и не сплавлением и не пайкой (см.патент Великобритании № 1502066,МКИ HO1L ,1978г.).Описанный прибор имеет недостатки.Детали прибора сложны,он имеет недостаточную надежность,имеет такую конструкцию, которая затрудняет создание устройств с несколькими полупроводниковыми элементами в одном корпусе.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый автором за прототип является оптическое устройствосвязи,содержащееизлучающиеполупроводниковые
элементы,напаянные на металлические шины и фоточувствительные полупроводниковыеэлементы,соединенныесметаллическими
полосками,каждая пара полупроводниковых элементов окружена оптически прозрачной смолой,все устройство загерметизировано непрозрачным компаундом (см.патент Японии,Чо 53-29392,МКИ HO1L ,1973г.)Такое полупроводниковое устройство имеет ряд недостатков.Оно не обеспечивает получения устройств с большими номинальными токами.Излучающие полупроводниковые элементы с течением времени теряют свою излучающую способность,не защищены от перегрузок и перенапряжений,поэтому устройство имеет недостаточную надежность при эксплуатации.
Технический результат,который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели ,сводится к повышению надежности.
Технический результат достигается тем,что в полупроводниковом устройстве,содержащее металлическое основание,корпус,внутри которого размещены,по крайней мере,один фоточувствительный полупроводниковый элемент и один излучающий полупроводниковый элемент,по крайней мере,одна металлическая щина,изоляционный слой герметика,внешние электроды,на металлическом основании размещен,по крайней мере,один фоточувствительный
полупроводниковый элемент,на верхнем электроде которого размещена шина,с которой соединена одна из поверхностей изолирующего слоя,на другой поверхности которого размещено,по крайней мере,одно входное устройство,которое соединено с внешними электродами управления и с электродами излучающего полупроводникового элемента,который размещен в отверстиях,выполненныхвверхнемэлектроде,металлической
щине,изолирующем слое таким образом,что при их соединении с фоточувствительным полупроводниковым элементом отверстия совпадают,при этом входное устройство включает блоки,выполненные с возможностью подачи на электроды излучающего полупроводникового элемента импульсов напряжения,ограничения амплитуды прямого тока излучающего полупроводникового элемента,защиты его от перенапряжений и кз,а между внещними электродами и металлическим основанием установлен изоляционный барьер.
На металлическом основании размещена,по крайней мере,одна изоляционная подложка,на которой размещена первая металлическая шина,на которой размещен фоточувствительный полупроводниковый элемент,на верхнем электроде которого размещена вторая металлическая шина,с которой соединен изолирующий слой,на котором размещено,по крайней мере,одно входное устройство,которое соединено с внещними электродами управления и с электродами излучающего полупроводникового элемента,который размещен в отверстиях верхнего электрода,второй металлической шины и изолирующего слоя,при этом изолирующий слой расположен перпендикулярно металлическим щинам,которые расположены параллельно одной из стенок корпуса,в котором выполнены пазы,в которых размещены внещние электроды управления.
На второй металлической шине размещена дополнительная изоляционная прокладка,на которой размещена пружина,в отверстиях которой размещены винт и излучающий полупроводниковый элемент,при этом винт соединяет с пружиной изолирующий слой с размещенным на нем,по крайней мере,одним входным устройством.
Металлическоеоснование,изоляционнаяподложка,метаплические
щины,фоточувствительныйполупроводниковыйэлемент,верхний
электрод,дополнительная изоляционная прокладка,изолирующий слой соединены методом прижима.
Фоточувствительный полупроводниковый элемент соединен с первой металлической щиной методом пайки.
Металлическое основание,изоляционная подложка,первая металлическая шина соединены методом пайки.
Между фоточувствительным полупроводниковым элементом и излучающим полупроводниковым элементом размещено светоусилительное оптоволокно.
В блок формирования импульсов напряжения на электродах излучающего полупроводникового элемента включены схемы постоянного тока и транзисторы,которые соединены таким образом,что во время излучения света отпирается один транзистор и импульс тока поступает в излучающий полупроводниковый элемент,что приводит к снижению времени нарастания
выходного импульса,при запирании этого транзистора после нарастания выходного излучения ток протекает через второй транзистор за счет действия схемы постоянного тока,за счет чего предотвращается ошибочное срабатывание.
Изоляционная подложка,первая металлическая шина,фоточувствительный полупроводниковый элемент,верхний электрод,вторая металлическая шина покрыты слоем первого изоляционного герметика.
На слое первого изоляционного герметика размещена пленка компаунда,коэффициент упругости которого больше коэффициента упругости первого изоляционного герметика.
Пространство между корпусом,пленкой компаунда и изоляционной прокладкой заполнено слоем второго изоляционного герметика.
Пространство между крышкой и слоем второго изоляционного герметика заполнено слоем третьего изоляционного герметика.
Па фиг.1 схематически изображено полупроводниковое устройство: на металлическомосновании1размещенфоточувствительный
полупроводниковый элемент,напркг4ер,фототиристор,2,на верхней поверхности которого размещен верхний электрод 3,на котором размещена металлическая щина 4,с которой соединен изолирующий слой 5,например,из металлизированного стеклотекстолита или металлизированной керамики,на котором размещено входное устройство 6,выводы которого соединены с внешними электродами управления и с электродами 7 излучающего полупроводникового элемента 8,который размещен в отверстии верхнего электрода 3,металлической шины 4,изолирующего слоя 5.Слой изоляционного герметика 9 покрывает фоточувствительный полупроводниковый элемент 2,верхний электрод 3,металлическую шину 4,на этом слое размещена пленка компаунда 10,а пространство между корпусом И и пленкой компаунда 10 заполнено слоем изоляционного герметика 12.
Па фиг.2 схематически изображено полупроводниковое устройство,содержащее металлическое основание 1,на котором размещена изоляционная подложка 2,например,из окиси бериллия,на которой размещена первая металлическая щина 3,на которой размещен фоточувствительный полупроводниковый элемент 4,например,фототиристор,на верхнем электроде 5 которого размещена вторая металлическая шина 6,с которой соединен изолирующий слой 7,например,из металлизированного стеклотекстолита,на котором размещено входное устройство 8,которое соединено с электродами 9 излучающего полупроводникового элемента 10,который размещен в отверстии верхнего электрода 5,второй металлической щины 6,изолирующего слоя У.Входное устройство 8 соединено с внешними электродами управления 11,которые размещены в пазах корпуса 12.Слой эластичного изоляционного герметика 13,например,КЛТ-30,покрывает изоляционную подложку 2,первую металлическую шину 3,фоточувствительный полупроводниковый элемент 4,верхний электрод 5 ,на этом слое размещена пленка компаунда 14.Пространство между корпусом -1:2 и верхней поверхностью изолирующего слоя 7 заполнено слоем второго изоляционного герметика
15,например,виксинта,а пространство  крышкой 16 и слоем второго изоляционного герметика 15 заполнено слоем третьего изоляционного герметика,например,КЛ-4, -/ -.
Нафиг.Зсхематическиизображенополупроводниковое
устройство,содержащее: металлическое основание 1,на котором размещены две изоляционные подложки 2,на которых размещены первые металлические щины 3,на которых размещены фоточувствительные полупроводниковые элементы 4,на верхней поверхности которых размещены верхние электроды 5,на которых размещены вторые металлические щины 6,на которых размещены дополнительные изоляционные прокладки 7,на которых размещена пружина 8,в отверстиях которой размещен винт 9 и два излучающих полупроводниковых элемента 10,электроды 11 которых соединены с двумя входными устройствами 12,которые размещены на изолирующем слое 13.Входные устройства 12 соединены с внещними электродами управления 14,которые размещены в пазах корпуса 15,который закрыт крыщкой 16.Изоляционные подложки 2,металлические щины 3,6,верхние электроды 5,фоточувствительные полупроводниковые элементы 4 покрыты слоем первого изоляционного герметика 17,на котором размещена пленка компаунда 18.Пространство между пленкой компаунда 18,изолирующим слоем 13 и корпусом 15 заполнено слоем второго изоляционного герметика 19.Пространство между крышкой /6 и слоем второго изоляционного герметика 19 заполнено слоем третьего изоляционного герметика 2U
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества: -повышенную надежностьдак как излучающий полупроводниковый элемент работает в импульсном режиме с ограничением амплитуды прямого тока,при этом обеспечивается защита его от перенапряжений и кз,то при этом снижается уровень деградации,что приводит к увеличению срока службы излучающего полупроводникового элемента и,как следствие,увеличению надежности полупроводникового устройства в целом.
Изготовлены опытные образцы полупроводниковых устройств в виде прижимного варианта силового модуля МТОТО на ток 63 А,напряжение 1000 В в габаритах серийно выпускаемых МТОТО 63-10,собранных по схемам (фиг.З) со следующими характеристиками:
-максимальный действующий ток в открытом состоянии при температуре корпуса  до 80 А;
-критическая скорость нарастания прямого напряжения в закрытом состоянии до 500
-электрическая прочность изоляции между выходом и основанием не менее 4000 В(действующее значение);
-рабочий диапазон температур от минус бОдо плюс 45t;
Наиболее целесообразно использование предлагаемого полупроводникового устройства для построения систем управления электроприводом,систем управления производственными процессами.
Автор
А.С.Машнин