專利名稱：無磁性低溫大功率管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于低溫半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域。主要用于磁共振成像系統(tǒng)中，超導(dǎo)磁體的保護(hù)系統(tǒng)和其它低溫條件下運(yùn)行的設(shè)備和儀器。
現(xiàn)有技術(shù)中，平面型大功率半導(dǎo)體二極管，雖已有壓接式結(jié)構(gòu)，但它均運(yùn)用在230°K以上的溫度，不能運(yùn)用在幾度或幾十K溫度中，因?yàn)槎O管管芯在低溫下存在以下問題二極管管芯不能適應(yīng)低溫，且一旦處于幾度K和幾十度K溫度下，會受到熱漲冷縮的沖擊而裂成碎片，破壞了PN結(jié)結(jié)構(gòu)；電極接線片采用壓接式，在低溫條件下工作時(shí)，材料會因冷收縮系數(shù)大，而使原先壓緊的接觸松開而產(chǎn)生斷路，從而破壞了器件的正常工作。通常的常溫下二極管的導(dǎo)(散)熱件是用鋁材通過鐵螺釘而擰緊的，低溫下鋁的收縮系數(shù)比鐵大，造成鐵螺釘起不到緊固作用。
本實(shí)用新型目的在于提供一種裝置，克服以往壓接式平面型大功率半導(dǎo)體二極管，只能在230°K以上溫度工作的局限性，設(shè)計(jì)出能夠在低溫4°K以下應(yīng)用的無磁性大功率半導(dǎo)體器件。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型是這樣來實(shí)現(xiàn)的，大面積、園薄片、無焊接、無磁性的平面型二極管管芯1，用緊固件6、11將其管芯兩側(cè)的導(dǎo)(散)熱塊2、7及電極接線片3、8、絕緣墊4、9和無磁性不銹鋼制作的三角形平行壓板5、10，使加一定的力制成一完整的半導(dǎo)體二極管器件。緊固件6、11是采用冷收縮系數(shù)比銅大的多的合金鋁制作的拉桿和螺母。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容。


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理的主視圖。
圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理的側(cè)視圖。
圖1中的1是平面二極管管芯，管芯1的兩側(cè)分別緊貼著散熱塊2、7的一面，散熱塊2、7的另一面分別緊貼著兩電極接線片3、8的一面，接線片3、8的另一面分別緊貼著平行壓板5、10的一面，壓板5、10通過緊固件6、11把以上1至10的各部件組合并施加一定的拉力把各部件拉緊，構(gòu)成一完整的無磁性低溫大功率二極管器件。
圖1、2是最佳實(shí)施例，(散)熱塊2、7是用紫銅做成園柱型銅柱、電極接線片3、8用銅片或其它金屬材料制作，是非焊接的平面接觸型，絕緣墊片4、9采用陶瓷園薄片。平行壓板5、10是兩塊三角形的無磁性不銹鋼制成的。三根由合金鋁制作的拉桿、螺母作緊固件6、11，通過兩端的平行壓板5、10把上述各部件組合，并施以20KN的拉力把它們拉緊。所有部件都要求較高的平行度，以保證管芯1不碎裂。整體部件所用的材料均是無磁性的。
工作原理是這樣的，二極管通過電極接線片3、8接入電路，然后把該二極管整個(gè)部件置于4°K低溫下。此時(shí)由于鋁合金拉桿、螺母6、11的收縮率比銅大，使平行壓板5、10之間的各部件拉得更緊，以保證各部件之間良好的接觸。
二極管器件工作時(shí)，大電流流經(jīng)二極管管芯的熱量，通過兩柱形紫銅導(dǎo)(散)熱塊2、7吸收并散發(fā)開，以保證管芯1的溫升不超過極限限制，使二極管維持正常工作。
無磁性低溫大功率二極管可用于磁共振成像系統(tǒng)中的超導(dǎo)磁體的保護(hù)系統(tǒng)中。以往磁體保護(hù)系統(tǒng)都是采用普通電阻并聯(lián)在超導(dǎo)線圈兩端作保護(hù)器，效果差，電阻值的大小不易控制。影響了磁體性能。運(yùn)用無磁大功率二極管器件作保護(hù)器后，超導(dǎo)磁體在正常運(yùn)行時(shí)，二極管不導(dǎo)通，不會影響磁體系統(tǒng)性能。當(dāng)超導(dǎo)磁體系統(tǒng)失超時(shí)，磁體系統(tǒng)需要保護(hù)，二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通時(shí)的二極管正向電阻比普通電阻小，使超導(dǎo)磁體的超導(dǎo)線圈的巨大儲能，通過二極管所形成的放電回路，迅速釋放掉。實(shí)現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)移，有效保護(hù)了超導(dǎo)磁體。該器件還可以用于低溫4°K其它的設(shè)備和儀器。
本實(shí)用新型產(chǎn)生的積極效果如下1. 二極管允許通過200安培以上大電流和承受100伏以上反向電壓。
2. 二極管工作時(shí)，散熱良好，保證管芯不會燒毀。
3. 溫度大幅度變化時(shí)，由于熱脹冷縮所引起的二極管受力均衡，管芯不易破碎。
4. 二極管的外接電流引線用的電極接線片與管芯無焊接，形成良好的接觸。
5. 整個(gè)器件均用無磁性材料制作。
權(quán)利要求1.一種無磁性低溫大功率二極管器件，是由平面型二極管管芯、導(dǎo)(散)熱塊、電極接線片、絕緣片、平行壓板，用緊固件組裝而成，其特征是，平面型二極管管芯1是大面積的園薄片、無焊接、無磁性，且用緊固件6、11在其上述管芯1兩側(cè)把導(dǎo)(散)熱塊2、7及電極接線片3、8、絕緣墊4、9和無磁性不銹鋼制作的三角形平行壓板5、10，使加一定的壓力緊固成一半導(dǎo)體器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無磁性低溫大功率二極管器件，其特征是，以上所述管芯1的導(dǎo)(散)熱片2，7是用銅材做成一定長度的柱形或其它形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的無磁性低溫大功率二極管，其特征是，以上所述的電極接線片3、8是園形銅片或其它形狀的無磁性材料與導(dǎo)(散)熱體構(gòu)成平面接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、所述的無磁性低溫大功率二極管器件，其特征是，二極管管芯允許通過200安培以上大電流，且承受100伏以上反向電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、所述的無磁性低溫大功率二極管，其特征是，緊固件6、11是三根冷收縮系數(shù)比銅大的合金鋁拉桿和螺母，通過平行壓板3、8產(chǎn)生20KN的力。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種無磁性低溫大功率二極管器件，該器件中的平面型二極管管芯，導(dǎo)(散)熱塊，電極接線片，絕緣墊片用合金鋁拉桿、螺母，通過平行壓板將各部件緊固而成。該器件解決了在低溫4°K以下，大面積半導(dǎo)體薄片通過200安培電流由此所產(chǎn)生的熱脹冷縮二極管受力均衡和管芯無焊接良好接觸的問題，可用于磁共振成像系統(tǒng)中超導(dǎo)磁體的保護(hù)系統(tǒng)和其它低溫條件下運(yùn)行的設(shè)備和儀器等。
文檔編號H01L25/03GK2131206SQ92225338
公開日1993年4月28日 申請日期1992年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月16日
發(fā)明者周細(xì)統(tǒng) 申請人:中國科健有限公司