Металлический выпрямитель

Металлический выпрямитель — это ранний тип полупроводникового выпрямителя , в котором полупроводником является оксид меди , германий или селен . Они использовались в энергетических приложениях для преобразования переменного тока в постоянный в таких устройствах, как радиоприемники и зарядные устройства для аккумуляторов . Westinghouse Electric была крупным производителем этих выпрямителей с конца 1920-х годов под торговой маркой Westector (теперь используется в качестве торговой марки для устройства отключения при перегрузке по току компанией Westinghouse Nuclear).

В некоторых странах термин «металлический выпрямитель» применяется ко всем таким устройствам; в других термин «металлический выпрямитель» обычно относится к типам на основе оксида меди, а « селеновый выпрямитель » — к типам на основе селена и железа.

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

Принцип работы металлического выпрямителя связан с современными полупроводниковыми выпрямителями ( диодами Шоттки и p–n-диодами ), но несколько сложнее. И селен, и оксид меди являются полупроводниками, на практике легированными примесями во время производства. Когда они наносятся на металлы, можно было бы ожидать, что результатом будет простой переход металл-полупроводник , и что выпрямление будет результатом барьера Шоттки . Однако это не всегда так: Зигфрид Погански обнаружил в 1940-х годах, что лучшие селеновые выпрямители на самом деле представляют собой переходы полупроводник-полупроводник между селеном и тонким слоем селенида кадмия , полученным из металлического покрытия кадмий-олово во время обработки. ^{[1] [2]} В любом случае результатом является то, что в полупроводнике есть область обеднения со встроенным электрическим полем, и это обеспечивает выпрямляющее действие.

По сравнению с более поздними кремниевыми или германиевыми устройствами, медно-оксидные выпрямители, как правило, имели низкую эффективность, а номинал обратного напряжения редко превышал несколько вольт. Для обеспечения адекватного значения обратного пробивного напряжения необходимо было использовать несколько выпрямительных дисков последовательно — мостовой выпрямитель для зарядного устройства 12 В часто использовал 12 металлических выпрямителей. Селеновые выпрямители, как правило, были более эффективны, чем металло-оксидные, и могли выдерживать более высокие напряжения. Однако для их изготовления требовалось значительно больше навыков.

Металлические выпрямители также использовались в качестве диодов детектора огибающей (AM-демодулятора) в радиоприемниках. Типичным примером был WX6 Westector. Он был размером и формой как батарейка AAA , с резьбовыми штырями на каждом конце, к которым были сделаны соединения.

Селеновые выпрямители когда-то широко использовались в качестве высоковольтных выпрямителей в бестрансформаторных радиоприемниках и телевизорах, до того, как стали доступны более дешевые кремниевые диоды. Хотя они были достаточно эффективны в этом применении (по крайней мере, по сравнению с ламповыми выпрямителями), их внутреннее сопротивление имело тенденцию к увеличению по мере их старения. Помимо снижения доступного высокого напряжения , это, как правило, заставляет их работать более горячо, создавая неприятный запах, поскольку селен начинает испаряться.

Специально разработанные селеновые выпрямители когда-то широко использовались в качестве EHT- выпрямителей в телевизорах и фотокопировальных аппаратах. Слой селена наносился на лист мягкой железной фольги, и из него вырубались тысячи крошечных дисков (обычно диаметром 2 мм), которые собирались в «стопки» внутри керамических трубок. Таким образом можно было изготовить выпрямители, способные выдавать десятки тысяч вольт. Их внутреннее сопротивление было чрезвычайно высоким, но для большинства EHT-приложений требовалось максимум несколько сотен микроампер, поэтому это обычно не было проблемой. С разработкой недорогих высоковольтных кремниевых выпрямителей эта технология вышла из употребления.

Металлические выпрямители были заменены кремниевыми диодами в большинстве устройств, однако есть определенные приложения, где замена металлических выпрямителей кремниевыми оказалась непрактичной. Это в основном гальванопокрытие , выплавка алюминия и аналогичные промышленные приложения с высоким током и низким напряжением, где меньшее прямое падение напряжения металлических выпрямителей важнее, чем их обратное пробивное напряжение .

На Викискладе есть медиафайлы по теме Медно-оксидные выпрямители и Селеновые выпрямители .

• Выпрямитель, используемый в качестве АМ-демодулятора
• Cougar Electronics — пример «старого» производителя селеновых выпрямителей
• Медно-оксидный выпрямитель В этом документе обсуждается история медно-оксидного выпрямителя и, в частности, использование чилийской меди при его производстве; также обсуждается таллиевая катастрофа, постигшая производство селеновых выпрямителей.