[发明专利]一种新型一体化水冷晶闸管

说明书

技术领域：

本发明涉及一种晶闸管，具体讲涉及一种一体化水冷晶闸管。

背景技术：

目前6英寸大功率晶闸管主要应用于特高压直流输电换流阀中，作为换流阀的开关元器件，实际运行中会通入高达5kA的电流，这种情况下会给晶闸管带来较大损耗，损耗产生的热量会导致晶闸管芯片温度的升高。为避免晶闸管芯片温度过高而失效，通常给晶闸管配备水冷散热器将热量及时带走，使其芯片温度控制在安全范围内。

本发明人长期观察发现现有的散热器与晶闸管是单独设计、制造的，使用时在外力下将散热器与晶闸管联接，热量主要从两者之间的接触面从晶闸管向散热器传递，进而被散热器内的冷却介质带走。

晶闸管的结温由芯片的损耗、冷却液温度和芯片到冷却液之间的热阻决定，而芯片损耗和冷却液温度在系统设计时已经确定，降低结温的目的主要依靠减小热阻提高散热效率来实现。

发明内容：

本发明的目的是提供一种新型一体化水冷晶闸管，该晶闸管采用散热器和晶闸管一体化设计，减小了现有晶闸管与散热器之间的接触热阻。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种新型一体化水冷晶闸管，所述晶闸管包括管座和管盖、其间设有具有保护层的芯片，所述管座的另一端与散热器连接。

本发明提供的一种新型一体化水冷晶闸管，所述芯片包括依次设置的阳极侧钼片、硅片和阴极侧钼片；所述硅片包括依次设置的扩磷区N+、短基区P1、长基区N、短基区P2和浓硼扩散区P+；所述扩磷区N+上设有阴极和门极，所述浓硼扩散区P+上设有阳极；所述硅片设有隔离墙，所述隔离墙表面设有孔；所述阳极、阴极和门极分别设有径向引出线。

本发明提供的一种新型一体化水冷晶闸管，所述散热器与所述晶闸管同轴，其包括壳体和沿所述壳体轴线方向设置在壳体内部的循环冷却水道，所述冷却水道首尾端分别为入水口和出水口。

本发明提供的另一优选的一种新型一体化水冷晶闸管，沿所述冷却水道的轴线方向上设有突起，所述突起为矩形、锯齿形或多边形。

本发明提供的再一优选的一种新型一体化水冷晶闸管，在所述管座与散热器连接的一端通过外力与所述壳体连接。

本发明提供的又一优选的一种新型一体化水冷晶闸管，将所述晶闸管充入惰性气体。

本发明提供的又一优选的一种新型一体化水冷晶闸管，所述惰性气体为氦气和氮气的混合气体，防止管内金属氧化。

本发明提供的又一优选的一种新型一体化水冷晶闸管，所述芯片外沿包有橡胶套。

本发明提供的又一优选的一种新型一体化水冷晶闸管，所述晶闸管为6英寸晶闸管

由于采用了上述技术方案，本发明得到的有益效果是：

1、本发明中在晶闸管管座上设计散热器，消除了原来晶闸管与散热器之间的接触热阻；

2、本发明中新型晶闸管设计省去了晶闸管与散热器相接触的壁面，且开槽时挖除了部分散热器材料，使得器件整体更加简洁、经济；

3、本发明中新型晶闸管大大提高了其本身的散热效率；

4、本发明中的新型晶闸管与散热器间的接触热阻减少20%；

5、本发明晶闸管隔离墙设有径向孔，加快了隔离墙扩散形成速度；

6、本发明的微槽道散热器使得热阻降低了11.5%-46%；

7、本发明微槽道散热器的散热率与突起的形状、大小、长度和数量有着很大的关系；

8、本发明的晶闸管加强了抗震性能。

附图说明

图1为一体化水冷晶闸管结构示意图；

图2为晶闸管结构示意图；

图3为冷却水道结构示意图；

图4为微槽道示意图；

其中，1-晶闸管，2-壳体，3-入水口，4-出水口；

1.1-管座，1.2-保护层，1.3-芯片，1.4-门极引线出口，1.5-管盖；

2.1-冷却水道，2.2-微槽道。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1-3所示，本例的发明主要对6英寸一体化水冷晶闸管进行，所述晶闸管1包括沿轴向依次设置的管座1.1、瓷环壳、保护层1.2、芯片1.3和管盖1.5；所述芯片1.3外沿包有橡胶套；所述保护层1.2和芯片依次扣入瓷环壳内；在所述管座1.1轴向方向下设有散热器。