Usměrňovač selenu - Selenium rectifier

8-deskový selenový usměrňovač federální značky 160 V 450 mA

A usměrňovač selenu je typ kovový usměrňovač, vynalezený v roce 1933.[Citace je zapotřebí ] Byly použity v zásoby energie pro elektronická zařízení a v aplikacích pro nabíjení silnoproudých baterií, dokud nebyly nahrazeny křemíková dioda usměrňovače na konci 60. let. Příchod alternátor v některých automobilech byl výsledkem kompaktních, levných a silnoproudých usměrňovačů s vysokým proudem. Tyto jednotky byly dost malé na to, aby byly na rozdíl od skříně alternátoru selen jednotky, které předcházely silikonovým zařízením.

Opravné vlastnosti selenu, mimo jiné polovodiče, byly pozorovány Braunem, Schusterem a Siemensem v letech 1874 až 1883.[1] Fotoelektrické a usměrňovací vlastnosti selenu pozoroval také Adams a Day v roce 1876[2] a C. E. Fitts kolem roku 1886, ale praktická usměrňovací zařízení se běžně vyráběla až ve 30. letech. Ve srovnání s předchozím usměrňovač oxidu měďnatého by selenový článek vydržel vyšší napětí, ale při nižší proudové kapacitě na jednotku plochy.[3]

Konstrukce

Typická struktura selenového usměrňovače[je zapotřebí objasnění ]

Selen usměrňovače jsou vyrobeny ze stohů hliník nebo ocel desky potažené asi 1μm z vizmut nebo nikl. Mnohem silnější vrstva selenu (50 až 60 μm) dopovaná a halogen je uložen na tenkém kovu pokovování. Selen se poté převede na polykrystalickou šedou (hexagonální) formu žíhání. Reakcí selenu se slitinou cínu a kadmia a CdSe-Se vzniká selenid kademnatý heterojunction je aktivní usměrňovací křižovatka. Každá deska je schopna odolat asi 20 voltům v opačný směr. Kovové čtverce nebo disky také slouží jako chladiče kromě poskytnutí místa pro selenové disky. Desky lze skladovat na neurčito, aby odolaly vyšším napětím. Stohy tisíců miniaturních selenových disků byly použity jako vysokonapěťové usměrňovače v televizní přijímače a fotokopírovací stroje.

Použití

Usměrňovače selenu používané v 50. letech MADDIDA počítač
Usměrňovač selenu ze 60. let. Každá deska má čtverec 1 palec.

Rádio a televizní přijímače je používaly od roku 1947 do roku 1975 k zajištění až několika stovek voltů deskového napětí. Vakuové trubicové usměrňovače měly účinnost pouze 60% ve srovnání s 85% selenových usměrňovačů, částečně proto, že vakuové trubicové usměrňovače vyžadovaly ohřev. Usměrňovače selenu nemají žádnou dobu zahřívání, na rozdíl od usměrňovačů s vysokým vakuem. Selenové usměrňovače byly také levnější a jednodušší pro specifikaci a instalaci než vakuové trubice. Byly však později nahrazeny křemíkovými diodami s vysokou účinností (téměř 100% při vysokých napětích). Selenové usměrňovače měly schopnost působit jako omezovače proudu, které mohou dočasně chránit usměrňovač během zkratu a poskytovat stabilní proud pro nabíjení baterií.

Vlastnosti

Usměrňovač selenu má přibližně stejnou velikost jako usměrňovač oxidu měďnatého, ale je mnohem větší než křemíková nebo germániová dioda. Usměrňovače selenu mají dlouhou, ale neomezenou životnost 60 000 až 100 000 hodin, v závislosti na jmenovitém výkonu a chlazení. Usměrňovač může po dlouhém skladování vykazovat určitou deformaci charakteristiky usměrňovače.[4] Každý článek vydrží zpětné napětí kolem 25 voltů a má pokles napětí vpřed kolem 1 voltu, což omezuje účinnost při nízkém napětí. Usměrňovače selenu mají Provozní teplota limit 130 ° C a nejsou vhodné pro vysokofrekvenční obvody.[5]

Výměna, nahrazení

Usměrňovače selenu měly kratší životnost, než bylo požadováno. Během katastrofické poruchy vyprodukovali značné množství zapáchajících a vysoce toxických výparů, díky nimž technik opravy věděl, v čem je problém. Zdaleka nejběžnějším režimem poruchy bylo postupné zvyšování dopředného odporu, zvyšování dopředného poklesu napětí a snižování účinnosti usměrňovače. V roce 1960 začaly být nahrazovány křemíkové usměrňovače, které vykazovaly nižší dopředu pokles napětí, nižší náklady a vyšší spolehlivost.[6] Stále se vyrábějí pro účely přesné výměny, ale nejsou navrženy do nového vybavení.

Počítačová logika selenové diody

V roce 1961 začala společnost IBM vyvíjet rodinu počítačových logik s nízkou rychlostí[7] který používal selenové diody s podobnými vlastnostmi jako křemík, ale stál méně než jeden cent. The terminál vývojová oddělení prosila o nízké náklady a nepotřebovala rychlost. Bylo možné vyrazit 1/8 palce disky z listu selenové diody. GE tvrdila, že mohou vyrábět spolehlivé selenové diody. Bylo dosaženo návrhu obvodu DDTL se dvěma úrovněmi diodová logika krmení jednoho slitinový tranzistor a žádný sériový vstupní odpor nebo urychlovací kondenzátor. Rodina se jmenovala SMAL[8] nebo MALÉ, pro „logiku slitiny selenové matice“. Slitinový tranzistor se ukázal jako příliš rychlý pro selenovou diodu zotavení. Aby se tento problém vyřešil, byla kolem základny-emitoru připojena selenová dioda, která ji zpomalila. Dvouúrovňová logika byla podobná programovatelnému logickému poli PLA, které by se na trh dostalo o mnoho let později. S jedním tranzistorem a hrstkou levných diod bylo možné dosáhnout téměř jakékoli statické logické funkce, která poskytla jeden výstup. O několik let později se ukázalo, že selenové diody nejsou spolehlivé a byly nahrazeny křemíkovými diodami. Logická rodina byla zabalena SMS karty.[8]

Další čtení

  • F.T. Příručka usměrňovače selenu; 2. vydání; Federální telefon a rádio; 80 stránek; 1953. (archiv)
  • SVATÝ. Příručka usměrňovače selenu; 1. vydání; Sarkes Tarzian; 80 stránek; 1950. (archiv)

Reference

  1. ^ books.google.co.uk
  2. ^ books.google.co.uk
  3. ^ Peter Robin Morris. Historie světového polovodičového průmyslu, IET, 1990, ISBN  0-86341-227-0, strany 13, 18.
  4. ^ Ernst Bleule (ed.), Elektronické metody, Academic Press, 1964, ISBN  0-12-475902-5, strany 206–207.
  5. ^ H. P. Westman (ed), Referenční údaje pro páté vydání rádiových inženýrů, Howard W. Sams & Co., Inc. 1968, kapitola 13.
  6. ^ Selen, americké ministerstvo vnitra.
  7. ^ US patent 3218472: Tranzistorový spínač s potlačením šumu zajištěný zpětnovazební diodou s proměnnou kapacitou.
  8. ^ A b Systém datové komunikace 1060 (PDF). IBM. p. 2.