Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Металл тікшілгіш – жартылай өткізгіштің мыс оксиді, германий немесе селеннен жасалған алғашқы түрі. Олар радио және аккумулятор зарядтағыштар сияқты құрылғыларда айнымалы токты тұрақты токқа түрлендіру үшін қолданылды. Westinghouse Electric компаниясы 1920 жылдардың соңынан бастап Westector сауда белгісімен (қазір Westinghouse Nuclear компаниясы артық токтан қорғайтын құрылғы үшін қолданады) осы тікшілгіштердің ірі өндірушісі болды. Кейбір елдерде "металл тікшілгіш" термині барлық осындай құрылғыларға қолданылады, ал басқаларында "металл тікшілгіш" әдетте мыс оксиді түрлеріне, ал "селен тікшілгіш" – селен-темір түрлеріне жатады.
A metal rectifier is an early type of semiconductor rectifier in which the semiconductor is copper oxide, germanium or selenium. They were used in power applications to convert alternating current to direct current in devices such as radios and battery chargers. Westinghouse Electric was a major manufacturer of these rectifiers since the late 1920s, under the trade name Westector (now used as a trade name for an overcurrent trip device by Westinghouse Nuclear). In some countries the term "metal rectifier" is applied to all such devices; in others the term "metal rectifier" normally refers to copper oxide types, and "selenium rectifier" to selenium iron types.
Сипаттама
Металл түзулегіштер селенмен қапталған, түрлі металдардан – мыс (түзулеуді қамтамасыз ететін оксид қабаты бар), болат немесе алюминийден жасалған шайба тәрізді дискілерден тұрады. Дискілерді салқындату үшін көбінесе аралық иінтіректермен бөліп қояды.
Metal rectifiers consist of washer like discs of different metals, either copper (with an oxide layer to provide the rectification) or steel or aluminium, plated with selenium. The discs are often separated by spacer sleeves to provide cooling.
Жұмыс істеу тәртібі
Металл түзулегіштің жұмыс істеу принципі қазіргі жартылай өткізгіш түзулегіштерге (Шотки диодтары мен p–n диодтары) ұқсас, бірақ сәл күрделі. Селен мен мыс оксиді – жартылай өткізгіштер, және практикалық тұрғыда олар өндіріс кезінде қоспалармен легирленеді. Егер олар металл бетіне жабық болса, нәтижеде қарапайым металл-жартылай өткізгіш қосылысы пайда болады деп күтіледі, ал түзету Шотки кедергісі нәтижесінде туындайды. Бірақ, бұл әрқашан осылай бола бермейді: ғалым С. Погански 1940 жылдары ең жақсы селенді түзулегіштердің, шындығында, селен мен жұқа кадмий селенид қабаты арасындағы жартылай өткізгіш-жартылай өткізгіш қосылыстар екенін анықтады, бұл кадмий-қалайы металл жабынынан өңдеу барысында пайда болады. Қандай жағдайда болсын, нәтижесінде жартылай өткізгіште электр өрісі бар тозу аймағы қалыптасады, және осы аймақ түзету әрекетін қамтамасыз етеді.
The principle of operation of a metal rectifier is related to modern semiconductor rectifiers (Schottky diodes and p–n diodes), but somewhat more complex. Both selenium and copper oxide are semiconductors, in practice doped by impurities during manufacture. When they are deposited on metals, it would be expected that the result is a simple metal–semiconductor junction and that the rectification would be a result of a Schottky barrier. However, this is not always the case: the scientist S. Poganski discovered in the 1940s that the best selenium rectifiers were in fact semiconductor semiconductor junctions between selenium and a thin cadmium selenide layer, generated out of the cadmium tin metal coating during processing. In any case the result is that there is a depletion region in the semiconductor, with a built in electric field, and this provides the rectifying action.
Өнер көрсету
Кремний немесе германий құрылғыларымен салыстырғанда, мыс оксидінен жасалған түзетушілердің тиімділігі нашар болатын, ал кері кернеудің шекті деңгейі көбінесе бірнеше вольттан аспайтын. Қолдануға қажетті кері бұзылу кернеуін алу үшін бірнеше түзету дискілерін тізбектей қосу қажет болатын. 12 вольтты батареяны зарядтау үшін көп жағдайда 12 металл түзетуші қолданылатын. Селенді түзетушілер металл оксидінен жасалған түрлеріне қарағанда тиімдірек болды және жоғары кернеуге төтеп бере алды. Дегенмен, оларды жасау үшін көп дағды мен шеберлік қажет болды.
Compared to later silicon or germanium devices, copper oxide rectifiers tended to have poor efficiency, and the reverse voltage rating was rarely more than a few volts. A number of rectifier discs would need to be used in series to provide an adequate reverse breakdown voltage figure – a bridge rectifier for a 12V battery charger would often use 12 metal rectifiers. Selenium rectifiers were generally more efficient than metal oxide types, and could handle higher voltages. However, considerably more skill was required for their construction.
Радиоқабылдағыштар
Металл түзетушілер радио қабылдағыштарда конверт детекторлары (AM демодуляторы) диодтары ретінде де қолданылды. WX6 Westector сондай бір мысал болатын. Оның көлемі мен пішіні шамамен ААА батареядай, ал екі шетінде қосылыстар жасауға арналған бұрандалы тіреулер болды. Селендік түзетушілер арзан кремний диодтары қолжетімді болғанға дейін трансформаторсыз радио және теледидарларда жоғары кернеу түзетушілер ретінде кеңінен қолданылды. Бұл қолданыста олар жеткілікті тиімді болғанмен (кем дегенде вакуумдық түтік түзетушілермен салыстырғанда), олардың ішкі кедергісі ескірген сайын көбейе түсетін. Бұл қолданылатын жоғары кернеуді азайтудан өзге, оларды қыздырып, селеннің булануынан жағымсыз иіс шығаруға себеп болар еді.
Metal rectifiers were also used as envelope detector (AM demodulator) diodes in radio receivers. The WX6 Westector was a typical example. It was about the size and shape of an AAA battery, with threaded posts at each end to which connections were made. Selenium rectifiers were once widely used as high tension rectifiers in transformerless radio and TV sets, before cheaper silicon diodes became available. Although they were reasonably efficient in this application, (at least compared to vacuum tube rectifiers), their internal resistance tended to increase as they aged. Apart from reducing the available high voltage, this tends to make them run hotter, producing an unpleasant smell as the selenium starts to evaporate.
Теледидар және фотокопирлеу машиналары
Арнайы жасалған селендік түзетушілер бір кезде теледидарлар мен фотокөшіргіштерде жоғары кернеулі түзетушілер ретінде кеңінен қолданылды. Селен қабаты жұмсақ темір фольгаға жабыстырылып, одан мыңдаған кішкентай дискілер (әдетте 2 мм диаметрлі) соғылып алынып, керамикалық түтіктердің ішінде "қабаттар" түрінде жинастырылды. Осылайша ондаған мың вольтты қамтамасыз ететін түзетушілер жасауға болатын. Олардың ішкі кедергісі өте жоғары болған, бірақ көптеген жоғары кернеулі қолданыстар үшін ең көп дегенде бірнеше жүз микроампер ғана қажет болды, сондықтан бұл көбінесе мәселе тудырмады. Арзан, жоғары кернеулі кремнийлік түзетушілердің дамуымен бұл технология қолданыстан шықты.
Specially designed selenium rectifiers were once widely used as EHT rectifiers in television sets and photocopiers. A layer of selenium was applied to a sheet of soft iron foil, and thousands of tiny discs (typically 2mm diameter) were punched out of this and assembled as "stacks" inside ceramic tubes. Rectifiers capable of supplying tens of thousands of volts could be made this way. Their internal resistance was extremely high, but most EHT applications only required a few hundred microamps at most, so this was not normally an issue. With the development of inexpensive high voltage silicon rectifiers, this technology has fallen into disuse.
Электролиз
Металл түзулегіштердің орнына кремний диодтары көптеген құрылғыларда қолданыла бастады, алайда кейбір қолдануларда металл түзулегіштерді кремний диодтарымен алмастыру тиімсіз болып шықты. Бұлар негізінен электрокапталдау, алюминий қорыту және осыған ұқсас жоғары ток, төмен кернеулі өнеркәсіптік қолдануларда кездеседі, онда металл түзулегіштердің тікелей кернеудің төмендеуі кері бұзылу кернеуінен маңыздырақ.
Metal rectifiers have been replaced by silicon diodes in most devices, however there are certain applications where the replacement of metal rectifiers with silicon units has proven impractical. These are mostly in electroplating, aluminium smelting and similar high current low voltage industrial applications, where the lower forward voltage drop of metal rectifiers is more important than their reverse breakdown voltage.