толщиной 0,075 мм-в 4 раза. В этом случае уменьшение теплового сопротивления воздушных зазоров обеспечивается введением в зону контакта различных пастообразных диэлектриков, например ПМС-200, КПТ-8 и др.

Одним из прогрессивных методов соединения керамики с металлами является пайка. Для пайки керамика предварительно металлизируется. На керамику 22ХС, которая находит широкое применение в промышленности, как правило, наносят покрытие из сплава Мо-Мп, при этом между покрытием и керамикой образуется прочная связь, обусловленная миграцией стеклофазы керамики в металлизированный спой и запо.пнением пор между зернами молибдена стеклом. Это покрытие имеет толщину 0,025-0,038 мм. Для металлизации керамики ВеО в Японии предложена паста, состоящая из Мо или Мо-Мп и 3-4% (по массе) порошка, содержащего более 70% Be, и обеспечивающая после термообработки получение герметичных и высокопрочных спаев с металлом.

Смачиваемость металлизированной поверхности керамики припоями обычно обеспечивают нанесением второго покрытия. Для большинства используемых мягких припоев металлизированная поверхность керамики покрывается никелем или медью.

Для обеспечения необходимой прочности соединения электроизоляционного слоя с токопроводящей шиной и корпусом охладителя при возможных изменениях температуры важен правильный подбор материало]в по значениям коэффициента термического расширения (КТР). В случае различия КТР материалов контакта при их жестком соединении в зоне контакта в условиях изменяющихся температур возникают внутренние напряжения, которые могут привести к разрушению электроизоляционного слоя, ухудшению его электроизоляционных свойств, нарушению контакта и обусловленному этим увеличению теплового сопротивления.

Данные по КТР некоторых материалов, которые могут быть использованы в охладителях СПП, приведены ниже.

Материал КТР, 10-1/"С

Никель ....................................................................................... 13,3

Олово ..........................................................-............................... 23

Медь ........................................................................................... 16.8

Керамика 22ХС ....................................................................... 6,1

Мо ............................................................................................. 4,9

Мо-Мп ...............................................-.................................... 6,8

Алмаз ......................................................................................... 4,5

Керамика ВеО .......................................................................... 8,6

Керамика MgO ........................................................................ 9,1

Сплав для спаек ЦНТ-4 ........................................................ 5,9

МД15 ......................................................................................... 6,5

Композиции на основе эпоксидных смол ......................... 30-80

Уменьшение напряжений, возникающих в спае медь- керамика, достигается использованием мягких припоев с низкой температурой пайки, созданием переходных слоев, а также выполнением токопроводящей нганы и теплопередающей стенки охладителя с компенсаторами температурных расширений.

В качестве изоляционного материала между СПП и охладителем иногда применяют эпоксидные смолы с различными наполнителями. Однако их невысокая теплопроводность, а также возможность возникновения электрического пробоя при уменьшении толщины электроизоляционного слоя обусловливают его значительное тепловое сопротивление. Так, разработанный групповой охладитель для тиристоров ТЛ-200 с электроизоляционным слоем из эпоксидного компаунда ЭП-49А имеет тепловое сопротивление между корпусом СПП и водой 0,2-0,3° С/Вт.

Известно также много попыток использования в охладителях СПП различных полимерных прокладок, при этом даже незначительная толщина прокладок приводит к существенному увеличению теплового сопротивления охладителей. Применение в качестве электроизолирующей прокладки лавсановой пленки ПЭТФ-1 толщиной 0,1 мм при теплопроводящей площади 62 см и охлаждении водой позволило получить тепловое сопротивление охладителя 0,264° С/Вт. Тиристор с системой охлаждения может быть нагружен лишь 60% его номинального значения. Пленка ПЭТФ-1-недугостойкая. Использование ми-канитовых прокладок еще более увеличивает сопротивление охладителя.

Слюда (флагопит, мусковит) находит применение как электроизоляционный материал в охлаждающих устройствах СПП небольшой мощности. Недостатки ее-хрупкость и некоторая неравномерность толщины, приводящая к увеличению контактного теплового сопротивления. Более предпочтительны анодированные алюминиевые шайбы, но анодированное покрытие может быть легко повреждено заусенцами, что приводит к ухудшению электроизоляционных характеристик охладителя.

Для уменьшения теплового сопротивления контакта «изоляционная прокладка-металл» рекомендуется использовать различные теплопроводные пасты, смазки. При использовании пасты КПТ-8 контактное тепловое сопротивление уменьшается в 2-3 раза и становится независимым от степени чистоты поверхности. Рекомендуется применять пасту КПТ-8 при неплоскостности контактных поверхностей хуже 1-50 и относительно небольших давлениях (меньше 20-30 кг/см).

Электроизоляционная прокладка может быть выполнена состоящей из двух слоев электроизоляционного материала 322

с мелкими беспорядочно расположенными отверстиями для пропускания силиконовой смазки, находящейся между слоями изоляционного материала. При закреплении прибора на охладителе прокладка сжимается и из отверстий изолирующих слоев выдавливается силиконовая смазка, заполняющая микронеровности контактных поверхностей.

Предлагается также изготовлять прокладки из упругого материала-силиконовой резины, эпоксидной смолы и других-с включениями в виде небольших керамических дисков или столбиков, расположенных по концентрическим окружностям. Торцы столбиков лежат в плоскостях прокладки или немного выступают над ними.

Эффективным решением является установка СПП на кольцевую прокладку из фторопласта толщиной 0,08-0,1 и шириной 1,5-2 мм. Зазор заполняется пастой КПТ-8.

С увеличением единичных мощностей разрабатываемых приборов и необходимостью уменьшения теплового сопротивления электроизоляционного слоя перспективным является использование в качестве электрической изоляции керамических материалов, имеющих высокую теплопроводность.

В охладителях СПП из керамики 22ХС для СПП таблеточного исполнения токоотвод изолирован от охлаждающей воды керамической пластиной толщиной 1,5 мм. Корпуса охладителей изготовлены из керамики. При расходе воды 5 л/мин тепловое сопротивление одной стороны охладителя составляет О,Г С/Вт.

Для снижения контактного теплового сопротивления между пластинами из ВеО и корпусом (шиной) в контактное пространство рекомендуется вводить теплопроводные пасты или осуществлять соединение керамики с элементами охладителя посредством пайки. Для пайки керамики ВеО с металлом используются медно-серебряные припои.

Появление электроизоляционного слоя и дополнительных контактных тепловых сопротивлений между ним, корпусом и шиной существенно усложняет процесс переноса тепла в охладителях.

Для изучения теплопереноса через электроизоляционный слой, а также возможностей и эффективности использования керамических материалов в охладителях СПП был проведен цикл исследований. Между токопроводящей шиной и корпусом модели охладителя помещался электроизоляционный слой из различных материалов-керамики 22ХС, ВеО, полиамидной пленки, композиций на основе эпоксидной смолы и др. Медные контактирующие поверхности пшны и корпуса были выполнены по восьмому классу, керамические диски, не металлизированные по контактным плоскостям, - по девятому классу. Неплоскостность контактирующих поверхностей не превьипала 0,015