Металлический выпрямитель

Металлический выпрямитель — это ранний тип полупроводникового выпрямителя , в котором полупроводником является оксид меди , германия или селена . Они использовались в силовых установках для преобразования переменного тока в постоянный в таких устройствах, как радиоприемники и зарядные устройства . Westinghouse Electric была крупным производителем этих выпрямителей с конца 1920-х годов под торговой маркой Westector (теперь используется как торговое название устройства отключения сверхтока компании Westinghouse Nuclear).

В некоторых странах ко всем таким устройствам применяется термин «металлический выпрямитель»; в других термин «металлический выпрямитель» обычно относится к типам оксида меди, а « селеновый выпрямитель » к типам селен-железо.

Описание

Металлические выпрямители состоят из шайбообразных дисков из разных металлов: меди (с оксидным обеспечивающим выпрямление), стали или алюминия , покрытых селеном слоем , . Диски часто разделены дистанционными втулками для обеспечения охлаждения.

Режим работы

Принцип работы металлического выпрямителя родственен современным полупроводниковым выпрямителям ( диодам Шоттки и p–n-диодам ), но несколько сложнее. И селен, и оксид меди являются полупроводниками, в которые при производстве на практике добавляют примеси. Когда они осаждаются на металлы, можно было бы ожидать, что в результате образуется простой переход металл-полупроводник и что выпрямление будет результатом барьера Шоттки .Однако это не всегда так: ученый С. Поганский обнаружил в 1940-х годах, что лучшие селеновые выпрямители на самом деле представляют собой переходы полупроводник-полупроводник между селеном и тонким слоем селенида кадмия , образующимся из металлического покрытия кадмий-олово в процессе обработки. . ^[1]^[2]В любом случае в результате в полупроводнике возникает обедненная область со встроенным электрическим полем, и это обеспечивает выпрямляющее действие.

Производительность

По сравнению с более поздними устройствами из кремния или германия, выпрямители из оксида меди имели низкую эффективность, а номинальное обратное напряжение редко превышало несколько вольт. Чтобы обеспечить адекватное напряжение обратного пробоя, необходимо будет использовать несколько дисков выпрямителя последовательно — в мостовом выпрямителе для зарядного устройства на 12 В часто используются 12 металлических выпрямителей. Селеновые выпрямители, как правило, были более эффективными, чем металлооксидные, и могли выдерживать более высокие напряжения. Однако для их строительства требовалось значительно больше навыков.

Приложения

Радиоприемники

Металлические выпрямители также использовались в качестве детектора огибающей (АМ-демодулятора) диодов в радиоприемниках. WX6 Westector был типичным примером. По размеру и форме он напоминал батарею ААА , с резьбовыми штырями на каждом конце, к которым были сделаны соединения.

Селеновые выпрямители когда-то широко использовались в качестве выпрямителей высокого напряжения в бестрансформаторных радиоприемниках и телевизорах, прежде чем стали доступны более дешевые кремниевые диоды. Хотя в этом применении они были достаточно эффективны (по крайней мере, по сравнению с ламповыми выпрямителями), их внутреннее сопротивление имело тенденцию увеличиваться по мере старения. Помимо снижения доступного высокого напряжения , это приводит к их перегреву и появлению неприятного запаха, поскольку селен начинает испаряться.

телевизоры и копировальные аппараты

Специально разработанные селеновые выпрямители когда-то широко использовались в качестве выпрямителей EHT в телевизорах и копировальных аппаратах. Слой селена был нанесен на лист мягкой железной фольги, из него были вырезаны тысячи крошечных дисков (обычно диаметром 2 мм) и собраны в виде «стопок» внутри керамических трубок. Таким образом можно создать выпрямители, способные выдавать десятки тысяч вольт. Их внутреннее сопротивление было чрезвычайно высоким, но для большинства приложений EHT требовалось максимум несколько сотен микроампер, поэтому обычно это не было проблемой. С развитием недорогих кремниевых выпрямителей высокого напряжения эта технология вышла из употребления.

Электролиз

В большинстве устройств металлические выпрямители были заменены кремниевыми диодами, однако в некоторых случаях замена металлических выпрямителей кремниевыми блоками оказалась непрактичной. В основном они применяются в гальванотехнике , выплавке алюминия и аналогичных сильноточных низковольтных промышленных применениях, где более низкое прямое падение напряжения металлических выпрямителей более важно, чем их обратное напряжение пробоя .

Ссылки

^ «Нобелевская премия по физике 2000 года» .
^ Кремер, Х. (1992). «Гетеропереходные устройства». 50-я ежегодная конференция по исследованию устройств . стр. 0_16–0_17. дои : 10.1109/DRC.1992.671849 . S2CID 113046906 .

Внешние ссылки

Выпрямитель, используемый в качестве АМ-демодулятора.
Cougar Electronics - пример «устаревшего» производителя селеновых выпрямителей.
Выпрямитель из оксида меди. В этом документе обсуждается история выпрямителя из оксида меди и, в частности, использование чилийской меди в его производстве; обсуждается также таллиевая катастрофа, постигшая производство селеновых выпрямителей.

[1] «Нобелевская премия по физике 2000 года» .

[2] Кремер, Х. (1992). «Гетеропереходные устройства». 50-я ежегодная конференция по исследованию устройств . стр. 0_16–0_17. дои : 10.1109/DRC.1992.671849 . S2CID 113046906 .

[1]

[2]