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Patent Searching and Data


Title:
HIGH-VOLTAGE SWITCH WITH COOLING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/059074
Kind Code:
A1
Abstract:
The high-voltage switch (10; 20) has one or more high-voltage transistors (2; 2.1, 2.2), a cooling substrate (1) which is manufactured from an electrically insulating material and on or through which a cooling medium can flow, wherein the high-voltage transistor or transistors (2; 2.1, 2.2) is or are mounted on at least one surface (1A) of the cooling substrate (1).

Inventors:
BERGMANN THORALD HORST (DE)
Application Number:
PCT/DE2010/075118
Publication Date:
May 10, 2012
Filing Date:
November 03, 2010
Export Citation:
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Assignee:
BERGMANN MESSGERAETE ENTWICKLUNG KG (DE)
BERGMANN THORALD HORST (DE)
International Classes:
H01S3/04; H01L23/473; H01S5/024; H03K3/57; H05K7/20
Foreign References:
EP0844812A11998-05-27
DE3908996A11990-09-20
DE4017749A11991-12-05
JP2010212561A2010-09-24
US5802087A1998-09-01
DE3630775C21991-10-17
Attorney, Agent or Firm:
GRAF LAMBSDORFF, Matthias (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Hochspannungsschalter mit Kühleinrichtung, umfassend:

einen oder mehrere Hochspannungstransistoren (2),

ein aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigtes und von einem Kühlmedium an- oder durchströmbares Kühlsubstrat (1), wobei

der oder die Hochspannungstransistoren (2) auf mindestens einer Oberfläche (1A) des Kühlsubstrats (1) angebracht sind.

2. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1, bei welchem

das elektrisch isolierende Material ein keramisches Material aufweist oder daraus besteht. 3. Hochspannungsschalter nach Anspruch 2, bei welchem

das keramische Material die Verbindung Aluminiumnitrid auf¬ weist oder daraus besteht.

4. Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem

der oder die Hochspannungstransistoren (2) jeweils eine Kühlfläche aufweisen und mit der Kühlfläche unmittelbar flächig auf der Oberfläche (1A) des Kühlsubstrats (1) aufgebracht sind .

5. Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem

das Kühlsubstrat (1) zumindest teilweise als ein Hohlkörper ausgebildet ist, dessen Wände (1A - 1F) aus dem elektrisch isolierenden Material gefertigt sind, wobei in eine Wand (IC) eine Einlassöffnung (1C.1) und in eine Wand (IC) eine Aus¬ lassöffnung (IC.2) für das Kühlmedium geformt sind.

6. Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem das Kühlsubstrat (1) quaderförmig ausgebildet ist.

7. Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem,

ein Teil der Hochspannungstransistoren (2) auf einer ersten Oberfläche (1A) des Kühlsubstrats (1) angebracht ist und ein anderer Teil der Hochspannungstransistoren (2) auf einer zweiten Oberfläche (1B) des Kühlsubstrats (1) angebracht ist, wobei die erste (1A) und die zweite Oberfläche (1B) in ver- schiedenen Ebenen liegen.

8. Hochspannungsschalter nach Anspruch 7, bei welchem

die erste (1A) und die zweite Oberfläche (1B) einander gegen¬ überstehen und in zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind.

9. Hochspannungsschalter nach Anspruch 7 oder 8, bei welchem die Hälfte der Hochspannungstransistoren (2) auf der ersten Oberfläche (1A) angebracht ist und die andere Hälfte der Hochspannungstransistoren (2) auf der zweiten Oberfläche (1B) angebracht ist.

10. Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem

die Hochspannungstransistoren (2) zu einer Push-Pull-Schal- tung zusammengeschaltet sind.

11. Hochspannungsschalter nach Anspruch 10, bei welchem erste Hochspannungstransistoren in Serie zwischen einem er- sten Pol einer Spannungsquelle und einem Knoten geschaltet sind, und

zweite Hochspannungstransistoren in Serie zwischen einem zweiten Pol der Spannungsquelle und dem Knoten geschaltet sind .

12. Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem

die Hochspannungstransistoren zu einer Brückenschaltung zusammengeschaltet sind.

13. Hochspannungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner enthaltend

eine der Anzahl der Hochspannungstransistoren (2) entsprechende Anzahl von Lade-/Entlade-Schaltungen, von denen jede mit einem der Hochspannungstransistoren (2) verbunden ist.

14. Hochspannungsschalter nach Anspruch 13, bei welchem die Lade-/Entlade-Schaltungen zumindest teilweise auf dem Kühlsubstrat (1) aufgebracht sind.

15. Verwendung eines Hochspannungsschalters nach einem der vorherigen Ansprüche als Ansteuerschaltung für eine Pockels- zelle . 16. Verwendung der Pockelszelle als Pulsselektor in Verbindung mit einer Laserstrahlquelle, wobei die Pockelszelle in¬ nerhalb oder außerhalb des Laserresonators angeordnet ist.

Description:
Beschreibung

HOCHSPANNUNGSSCHALTER MIT KÜHLEINRICHTUNG Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochspannungsschal ¬ ter mit Kühleinrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 und eine Pockelszellen-Ansteuerschaltung und eine Laserstrahlquelle gemäß den nebengeordneten Patentansprüchen. Für das Schalten von Laserpulsen werden optische Schalter oder Modulatoren verwendet, die entweder innerhalb oder außerhalb des Laser-Resonators im Strahlengang angeordnet wer ¬ den können. Bei den optischen Modulatoren unterscheidet man prinzipiell zwischen elektrooptischen Modulatoren und akusto- optischen Modulatoren. Ein wichtiger Parameter bei dem Einsatz von optischen Modulatoren ist die erreichbare Schaltzeit. Bei akustooptischen Modulatoren wird die erreichbare Schaltzeit durch die Schallgeschwindigkeit und den Laser ¬ strahl-Durchmesser begrenzt, sodass in manchen Fällen die Schaltflanken von akustooptischen Modulatoren zu langsam sind, um beispielsweise Vor- oder Nachpulse in einem kurzen Abstand zum Hauptpuls effektiv zu unterdrücken. Dem gegenüber sind elektrooptische Modulatoren in jüngster Vergangenheit in Richtung auf höhere Taktraten weiterentwickelt worden, sodass sie in der Lage wären, akustooptische Modulatoren bei be ¬ stimmten Laser-Anwendungen zu ersetzen, da sie sich durch wesentlich kürzere, elektronisch bedingte Schaltflanken auszeichnen . Elektrooptische Modulatoren sind im Regelfall so aufgebaut, dass sie eine Pockelszelle als eigentliches optisches Schal ¬ telement mit veränderbaren optischen Eigenschaften und ein polarisations-selektives Element wie beispielsweise einen re ¬ flektierenden Analysator mit unveränderbaren optischen Eigen- schaffen aufweisen. Eine Pockelszelle weist im Allgemeinen einen doppelbrechenden Kristall auf, welcher in geeigneter Weise zu einem einfallenden monochromatischen und polarisierten Lichtstrahl ausgerichtet ist und an den eine elektrische Spannung in der Größenordnung von einigen 100 V bis einigen Kilovolt angelegt wird. In Verbindung mit dem polarisations ¬ abhängigen optischen Element kann die Pockelszelle das Licht in Abhängigkeit von der an sie angelegten elektrischen Spannung

(a) an- oder abschalten oder

(b) auf zwei verschiedenen Pfaden durch ein optisches System lenken .

Die Pockelszelle kann durch eine geeignete schaltbare Hoch ¬ spannungsversorgung zwischen zwei Zuständen hin und her ge- schaltet werden, in welchen der aus der Pockelszelle austre ¬ tende Laserstrahl mit jeweils senkrecht aufeinander stehenden Polarisationsrichtungen linear polarisiert ist. Die Spannung, welche erforderlich ist, um die jeweils zwei genannten Zu ¬ stände zu erreichen, ist eine Funktion der Kristallparameter und der verwendeten Wellenlänge des zu schaltenden Lichts. Es gibt Anwendungen von Pockelszellen, bei welchen diese schnell an- und abgeschaltet werden müssen, wobei beide Übergangszei ¬ ten im Bereich von wenigen Nanosekunden liegen müssen. Bei manchen Anwendungen muss nur eine dieser Übergangszeiten kurz sein, entweder das Anschalten oder das Abschalten, wobei die jeweils andere Übergangszeit durchaus im Bereich von Mikrose- kunden liegen kann.

Ein derartiger, aus einer Pockelszelle und einer geeigneten schaltbaren Hochspannungsversorgung aufgebauter elektroopti- scher Modulator kann beispielsweise verwendet werden, um kurze Laserpulse mit einer Dauer von wenigen Nanosekunden (ns) oder ultrakurze Laserpulse mit Pikosekunden (ps)- oder Femto- sekunden (fs) -Dauer optisch zu schalten, d.h. die Intensität oder die Strahlrichtung der Laserpulse zu ändern. Derartige ultrakurze Laserpulse werden bekanntermaßen durch das Verfahren der Moden-Kopplung erzeugt. Daher haben Laserstrahlquellen für ultrakurze Pulse prinzipbedingt immer sehr hohe Wie ¬ derholraten (größer als Megahertz (MHz) , typischerweise 40 - 200 MHz für Festkörper-Laser) und niedrige Pulsenergien (im Nanoj oule-Bereich, typischerweise 0,1 - 50 nJ) . Werden einzelne Pulse oder Pulsgruppen von ps- oder fs-Laserpulsen benötigt, so wird häufig eine Pockelszelle verwendet, um diese Pulse zu selektieren. In diesem Fall muss zunächst zwischen zwei Pulsen, welche die Laserstrahlquelle typischerweise in einem zeitlichen Abstand von 5 - 25 ns aussendet, die Span ¬ nung vollständig angeschaltet werden, um nach Durchlassen eines einzigen Laserpulses 5 - 25 ns später vollständig wieder abgeschaltet zu werden.

Ein generelles Ziel besteht darin, die maximal mögliche Repe- titionsrate der Pockelszelle ständig zu steigern, um somit die Rate zu erhöhen, mit der durch die Pockelszelle Pulse oder Pulsgruppen selektiert werden können. Die maximale Repe- titionsrate der Pockelszelle wird wesentlich bestimmt durch die maximale Repetitionsrate, mit der der die Pockelszelle ansteuernde Hochspannungsschalter betrieben werden kann.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hoch- spannungsschalter anzugeben, welcher mit einer hohen Repetitionsrate betrieben werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausge ¬ staltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen sowie nebengeordneten Ansprüchen.

Ein erfindungsgemäßer Hochspannungsschalter ist mit einer Kühleinrichtung verbunden und weist einen oder mehrere Hochspannungstransistoren und ein aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigtes und von einem Kühlmedium an- oder durchströmbares Kühlsubstrat auf, wobei der oder die Hoch- spannungstransistoren auf mindestens einer Oberfläche des Kühlsubstrats angebracht sind.

Als Hochspannungstransistoren kann man im Prinzip beliebige schaltbare Transistoren mit beliebigen Spannungsfestigkeiten verwenden, z.B. MOSFETs, Bipolartransistoren, etc. Die Spannungsfestigkeit kann beispielsweise 100 V oder mehr betragen, wobei jedoch vorzugsweise Transistoren mit Spannungsfestig ¬ keiten von 500 V oder mehr zum Einsatz kommen.

Die maximal mögliche Repetitionsrate eines Hochspannungs ¬ schalters wird unter anderem durch den maximal möglichen Verbrauch elektrischer Leistung an dem Hochspannungsschalter und der entsprechend abzuführenden Wärme bestimmt. In erster Nä- herung gilt hierfür die Formel wobei P die verbrauchte elektrische Leistung, f REP die Repeti- tionsrate, U die angelegte Hochspannung und a, b Konstanten sind .

Der erfindungsgemäße Hochspannungsschalter hat nun den Vorteil, dass eine sehr effiziente Wärmeabfuhr ermöglicht wird, da die Wärme lediglich durch eine Wand der Kühlplatte bis zu dem strömenden Kühlmedium fließen muss. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Hochspannungsschalters besteht darin, dass aufgrund des elektrisch isolierenden Materials der Kühlplatte keine nennenswerten parasitären Kapazitäten gebildet werden, sodass diesbezüglich keine Verluste durch Auf- und Entladung der Kapazitäten zu befürchten sind.

Das Kühlsubstrat kann im einfachsten Fall durch eine aus dem elektrisch isolierenden Material gefertigte Platte sein, wel- che von dem Kühlmedium angeströmt wird. Eine besonders prak- tikable Ausführungsform besteht jedoch darin, dass das Kühlsubstrat zumindest teilweise durch einen Hohlkörper gebildet wird, welcher von dem Kühlmedium durchströmt wird. In diesem Fall sind die Wände des Hohlkörpers aus dem elektrisch iso- lierenden Material gefertigt und in eine Wand ist eine Ein ¬ lassöffnung und in dieselbe oder eine andere Wand ist eine Auslassöffnung für das Kühlmedium geformt.

Gemäß einer Ausführungsform des Hochspannungsschalters weist das elektrisch isolierende Material des Kühlsubstrats ein ke ¬ ramisches Material auf oder besteht daraus. Insbesondere weist dabei das keramische Material die Verbindung Aluminium ¬ nitrid (A1N) auf oder besteht daraus. Das keramische Material Aluminiumnitrid weist bekanntermaßen eine hohe Wärmeleitfä- higkeit auf, die ca. 180 W/mK beträgt.

Gemäß einer Ausführungsform weist das elektrisch isolierende Material des Kühlsubstrats ein beliebiges anderes keramisches Material oder ein beliebiges nicht-metallisches Material auf oder besteht aus diesen genannten Materialien, wobei vorzugsweise die Wärmeleitfähigkeit des keramischen Materials oder des nicht-metallischen Materials größer als 50 W/mK, vorzugsweise größer als 100 W/mK, oder vorzugsweise größer als 150 W/mK beträgt.

Gemäß einer Ausführungsform des Hochspannungsschalters weisen die Hochspannungstransistoren jeweils eine ebene Kühlfläche auf und sind mit ihrer Kühlfläche unmittelbar flächig auf der ebenen Oberfläche des Kühlsubstrats aufgebracht. Auf diese Weise kann ein optimaler Wärmeübergang zwischen den Hochspannungstransistoren einerseits und dem Kühlsubstrat andererseits gewährleistet werden.

Gemäß einer Ausführungsform des Hochspannungsschalters ist ein Teil der Hochspannungstransistoren auf einer ersten Ober- fläche des Kühlsubstrats angebracht und ein anderer, insbe ¬ sondere verbleibender Teil der Hochspannungstransistoren ist auf einer zweiten Oberfläche des Kühlsubstrats angebracht, wobei die erste und die zweite Oberfläche in verschiedenen Ebenen liegen. Die erste und die zweite Oberfläche des Kühl ¬ substrats können insbesondere einander gegenüberliegend und in zueinander parallelen Ebenen angeordnet sein. Darüber hinaus kann die Hälfte der Hochspannungstransistoren auf der ersten Oberfläche und die andere Hälfte der Hochspannungstran- sistoren auf der zweiten Oberfläche angebracht sein.

Gemäß einer Ausführungsform des Hochspannungsschalters sind die Hochspannungstransistoren zu einer Push-Pull-Schaltung zusammengeschaltet. Dabei können erste Hochspannungstransi- stören in Serie zwischen einem ersten Pol einer Spannungsquelle und einem Knoten geschaltet sein, und die zweiten Hochspannungstransistoren können in Serie zwischen einem zweiten Pol der Spannungsquelle und dem Knoten geschaltet sein. Dabei kann vorgesehen sein, dass die ersten Hochspan- nungstransistoren auf einer ersten Oberfläche des Kühlsubstrats und die zweiten Hochspannungstransistoren auf einer zweiten Oberfläche des Kühlsubstrats angebracht sind und die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche einander gegen ¬ überstehen und in zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des Hochspannungsschal ¬ ters sind die Hochspannungstransistoren zu einer Brückenschaltung, insbesondere zu einer Brückenschaltung mit H- Konfiguration, zusammengeschaltet. Auch bei dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Hochspannungstransistoren hälftig auf je einer ersten und einer zweiten Oberfläche des Kühlsubstrats angebracht sind. Die beschriebene Art und Weise, die Hochspannungstransistoren hälftig auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Kühlsubstrats anzubringen, ist besonders vorteilhaft, da zum einen die be ¬ reitgestellte Kühlleistung effizient ausgenutzt wird und zum anderen eine platzsparende Anordnung der Hochspannungstransi ¬ storen ermöglicht wird.

Ein erfindungsgemäßer Hochspannungsschalter kann ferner eine der Anzahl der Hochspannungstransistoren entsprechende Anzahl von Lade-/Entlade-Schaltungen enthalten, von denen jede mit einem Hochspannungstransistor des einen oder der mehreren Hochspannungstransistoren verbunden ist. Der innere Aufbau der Lade-/Entlade-Schaltungen ist nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung. Diese können beispielsweise so aufgebaut sein, wie in der deutschen Patentschrift DE

36 30 775 C2 beschrieben. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind dabei die Lade-/Entlade-Schaltungen ebenso auf dem Kühlsubstrat aufgebracht, wobei jede Lade- /Entlade-Schaltung in räumlicher Nähe zu dem ihr zugeordneten Hochspannungstransistor angeordnet sein kann. Alternativ dazu können die Lade-/Entlade-Schaltungen jedoch auch außerhalb des Kühlsubstrats angeordnet, etwa auf einer Platine, welche mit dem Kühlsubstrat verbunden ist. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenso auf die Verwen ¬ dung eines erfindungsgemäßen Hochspannungsschalters in einer Pockelszellen-Ansteuerschaltung und auf die Verwendung einer entsprechend angesteuerten Pockelszelle als Pulsselektor in Verbindung mit einer Laserstrahlquelle. Die Pockelszelle kann dabei wahlweise im Laser-Resonator oder auch außerhalb des Laser-Resonators angeordnet werden.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: eine Darstellung eines Hochspannungsschalters ge maß einer Ausführungsform in einer seitlichen Querschnittsansicht (A) und einer perspektivi ¬ schen Ansicht (B) ; eine Darstellung eines Hochspannungsschalters ge maß einer Ausführungsform in einer seitlichen Querschnittsansicht (A) und einer perspektivi ¬ schen Ansicht (B) ; und ein Schaltungsdiagramm eines Hochspannungsschal ¬ ters in der Ausführungsform einer Push-Pull- Schaltung . Insofern in der folgenden Beschreibung, den Patentansprüchen oder den Zeichnungen zum Ausdruck gebracht wird, dass Schaltungselemente miteinander „verbunden", „elektrisch

„verbunden" oder „gekoppelt" sind, so kann dies bedeuten, dass die genannten Elemente direkt, d.h. ohne dazwischen be- findliche weitere Elemente, miteinander gekoppelt sind. Es kann jedoch auch bedeuten, dass die genannten Elemente nicht direkt miteinander gekoppelt sind und dass weitere Elemente zwischen die genannten Elemente gekoppelt sind.

Insofern in den Figuren gleiche Bezugszeichen verwendet werden, so beziehen sich diese auf gleiche oder funktionsgleiche Elemente, so dass in diesen Fällen die Beschreibung dieser Elemente nicht wiederholt wird. Fig. 1 zeigt einen Hochspannungsschalter gemäß einer Ausführungsform in einer seitlichen Querschnittsansicht (A) und einer perspektivischen Ansicht (B) . Der Hochspannungsschalter 10 weist im Wesentlichen ein Kühlsubstrat 1 und eine Anzahl von auf einer Hauptoberfläche 1A des Kühlsubstrats 1 ange- brachten Hochspannungstransistoren 2 auf. Das Kühlsubstrat 1 ist in Form eines quaderförmigen Hohlkörpers ausgebildet und weist somit zwei große Hauptoberflächen 1A und 1B, längssei ¬ tige Seitenflächen IC und 1D und querseitige Seitenflächen IE und 1F auf. Das Kühlsubstrat 1 ist aus dem Keramikmaterial Aluminiumnitrid (A1N) gefertigt und weist somit bekannterma ¬ ßen eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 180 W/mK auf.

Das Kühlsubstrat 1 weist in einer längsseitigen Seitenfläche IC eine Einlassöffnung 1C.1 und eine Auslassöffnung IC.2 auf, durch die ein Kühlmedium wie im einfachsten Fall Wasser in den Innenraum des durch die Wände 1A - 1F gebildeten Hohlkörpers des Kühlsubstrats 1 und aus diesem heraus strömen kann. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen 1C.1 und IC.2 können selbst ¬ redend anstelle in die längsseitige Wand IC alternativ auch in eine querseitige Wand IE oder 1F oder unter Umständen auch in eine der Wände 1A oder 1B des Kühlsubstrats 1 geformt sein. Es können auch die Einlaß- und die Auslaßöffnung in verschiedene Wände des Kühlsubstrats 1 geformt sein. Die Hochspannungstransistoren 2 sind von identischer Bauart und weisen jeweils eine untere ebene Kühlfläche auf, mit der sie flächig auf der ersten Hauptoberfläche 1A des Kühlsubstrats 1 direkt aufgebracht sind. Die von den Hochspannungstransisto ¬ ren 2 infolge des Verbrauchs elektrischer Leistung produzierte Wärme muss somit lediglich durch diese Wand des hoch- wärmeleitenden keramischen Materials A1N zu dem Kühlmedium transportiert werden.

In der Fig. 2 ist ein Hochspannungsschalter gemäß einer Ausführungsform in einer seitlichen Querschnittsansicht (A) und einer perspektivischen Ansicht (B) schematisch dargestellt. Der Hochspannungsschalter 20 weist ein Kühlsubstrat 1 auf, welches in Aufbau und Funktionalität identisch mit dem Kühl ¬ substrat 1 des Ausführungsbeispiels der Figuren 1A, 1B ausge ¬ bildet ist, sodass die Einzelheiten hier nicht wiederholt werden müssen. Der Hochspannungsschalter 20 weist des Weite- ren erste Hochspannungstransistoren 2.1 und zweite Hochspannungstransistoren 2.2 auf. Die ersten Hochspannungstransisto ¬ ren 2.1 sind auf einer ersten Hauptoberfläche 1A des Kühl ¬ substrats 1 aufgebracht und die zweiten Hochspannungstransi- stören 2.2 sind auf einer zweiten Hauptoberfläche 1B des Kühlsubstrats 1 aufgebracht. Wie in Fig. 2A zu sehen ist, sind die ersten und zweiten Hochspannungstransistoren 2.1 und 2.2 einander paarweise direkt gegenüberliegend auf der ersten und zweiten Hauptoberfläche 1A und 1B des Kühlsubstrats 1 aufgebracht. Dies wird in einem anderen Zusammenhang weiter unten noch eine Rolle spielen.

In der Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm eines Hochspannungsschalters entsprechend einer Ausführungsform schematisch dar- gestellt. Der Hochspannungsschalter 30 der Fig. 3 ist als eine Push-Pull-Schaltung ausgebildet, die zwischen einem ersten Potentialanschluss U+ und einem zweiten Potentialanschluss U- geschaltet ist, wobei der erste und zweite Potentialanschluss mit den Anschlussklemmen einer Hochspannungsquelle verbunden sind. Der Hochspannungsschalter 30 besteht im Wesentlichen aus zwei Transistorketten 31 und 32 aus jeweils MOS-Feld- effekttransistoren (MOSFETs) T1H - TNH und T1L - TNL, die jeweils bezüglich ihrer Source-/Drain-Strecken in Serie geschaltet sind. Die MOSFETs T1H - TNH und T1L - TNL werden durch an sich bekannte Lade-/Entlade-Schaltungen CL1H - CLNH und CL1L - CLNL angesteuert, die jeweils mit dem Gate- und dem Source-Anschluss der MOSFETs T1H - TNH und T1L - TNL ver ¬ bunden sind. Der Hochspannungsschalter 30 weist somit eine erste Transi ¬ storkette 31 auf, innerhalb der erste MOSFET-Transistoren T1H - TNH in Serie geschaltet sind. Der Drain-Anschluss des

MOSFET-Transistors TNH ist mit dem ersten Spannungspol U+ der Hochspannungsquelle verbunden, während am anderen Ende der Transistorkette der MOSFET-Transistor T1H mit seinem Source- Anschluss mit einem Widerstand R LOA D H verbunden ist, der sei ¬ nerseits mit einem Knoten 33 verbunden ist. Der Hochspannungsschalter 30 weist ferner eine zweite Transistorkette 32 auf, in welcher die MOSFET-Transistoren TIL - TNL in Serie geschaltet sind. Der MOSFET-Transistor TIL ist mit seinem Source-Anschluss mit dem zweiten Spannungspol U- der Hoch ¬ spannungsquelle verbunden, während der MOSFET-Transistor TNL mit seinem Drain-Anschluss mit einem Widerstand R LOA D L verbun ¬ den ist, der seinerseits mit dem Knoten 33 verbunden ist. Die Widerstände R LOA D_L und R LOA D_R sind lediglich als beispielhaft und nicht zwingend zu verstehen. Sie können also auch wegge ¬ lassen werden. Es kann jedoch auch zusätzlich zu den Widerständen R LOA D_L und R LOA D_R ein weiterer Widerstand zwischen dem Knoten 33 und dem Anschlußpunkt PAD3 eingefügt werden.

Die MOSFETs T1H - TNH und TIL - TNL der Transistorketten 31 und 32 sind erfindungsgemäß an einem Kühlsubstrat 1 gemäß ei ¬ ner der Ausführungsformen der Figuren 1 und 2 angebracht. Eine bevorzugte Variante kann dadurch gebildet werden, dass ge- mäß der Ausführungsform der Fig. 2 die Transistoren T1H - TNH der ersten Transistorkette 31 auf einer ersten Oberfläche 1A des Kühlsubstrats 1 angebracht werden und die Transistoren TIL - TNL der zweiten Transistorkette 32 auf einer der ersten Oberfläche 1A gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 1B des Kühlsubstrats 1 angebracht werden. Ein besonders vorteilhaf ¬ ter Aufbau ergibt sich dabei, wenn jeweils paarweise solche Transistoren der beiden Transistorketten gegenüberliegend angeordnet werden, die räumlich und potentialmäßig gleicherma ¬ ßen von ihrem zugehörigen Spannungspol U+ oder U- beabstandet sind. So sollte der Transistor TIL gegenüber dem Transistor TNH, T2L gegenüber T(N-1)H usw. angeordnet werden. Dies ist deswegen vorteilhaft, da im Betrieb einer Push-Pull-Schaltung bei einem Schaltvorgang die Transistoren einer Transistorkette geschlossen, während gleichzeitig die Transistoren der an- deren Transistorkette geöffnet werden. Bei einem solchen Schaltvorgang ergeben sich dann bei den Transistoren an ihrer Ausgangsseite Potentialänderungen von gleicher oder ähnlicher Amplitude, woraus sich besonders geringe kapazitive Umladun ¬ gen und entsprechend geringe elektrische Verluste ergeben.

Die Lade-/Entlade-Schaltungen CL1H - CLNH und CL1L - CLNL sind in einer bevorzugten Ausführungsform ebenfalls auf dem Kühlsubstrat 1 montiert. Vorteilhafterweise sind sie auf der Oberfläche 1A des Kühlsubstrats 1 in Form einer Reihe derart montiert, dass jede Lade-/Entlade-Schaltung direkt neben dem ihr zugeordneten Hochspannungstransistor zu liegen kommt. Die elektrischen Verbindungen auf dem Kühlsubstrat 1 können durch beliebige, an sich bekannte Techniken hergestellt wer ¬ den. Zu erwähnen wären hier die DCB-Technik (Direct Copper Bonding) und die AMB-Technik (Active Metal Brazing) . Ebenso gibt es an sich bekannte Techniken, mit welchen Widerstände, Induktivitäten und Kondensatoren auf Keramiksubstraten aufgebracht bzw. integriert werden. Auf diese Weise können z.B. die in Fig. 3 beispielhaft gezeigten Widerstände R 10AD L und RL OA D R und Anschlußflächen PAD1 - PAD3 aufgebracht werden.)

Der in der Fig. 3 gezeigte Hochspannungsschalter kann für eine Pockelszellen-Ansteuerschaltung verwendet werden. Zu diesem Zweck wird die Pockelszelle zwischen dem Knoten 33 (PAD3) mit ihrem ersten elektrischen Anschluss angeschlossen und mit ihrem zweiten elektrischen Anschluss mit dem zweiten Spannungspol U- der Hochspannungsquelle verbunden.