金属整流器

金属整流器は、半導体として酸化銅、ゲルマニウム、セレンを使用する初期の半導体 整流器です。ラジオや充電器などの機器で交流を直流に変換する電力アプリケーションで使用されていました。 ウェスティングハウスエレクトリックは、1920 年代後半から Westector (現在はウェスティングハウス ニュークリアの過電流トリップ装置の商標として使用されています) という商標名でこれらの整流器の大手メーカーでした。

一部の国では、「金属整流器」という用語がそのようなすべてのデバイスに適用されますが、他の国では、「金属整流器」という用語は通常、酸化銅タイプを指し、「セレン整流器」はセレン鉄タイプを指します。

金属整流器は、銅（整流作用をもたらす酸化層付き）またはセレンでメッキされた鋼またはアルミニウムのいずれかの異なる金属でできたワッシャーのようなディスクで構成されています。ディスクは、冷却のためにスペーサー スリーブで分離されることがよくあります。

金属整流器の動作原理は、現代の半導体整流器（ショットキーダイオードとp-nダイオード）と関連していますが、やや複雑です。セレンと酸化銅はどちらも半導体であり、実際には製造中に不純物がドープされています。これらを金属上に堆積すると、単純な金属-半導体接合が得られ、整流はショットキー障壁の結果であると予想されます。ただし、これは常に当てはまるわけではありません。科学者S. Poganskiは1940年代に、最良のセレン整流器は実際にはセレンと、処理中にカドミウムスズ金属コーティングから生成された薄いセレン化カドミウム層との間の半導体-半導体接合であることを発見しました。 ^{[1] [2]} いずれにせよ、結果として半導体に空乏領域があり、そこに電界が組み込まれ、整流作用が得られます。

後のシリコンやゲルマニウムのデバイスと比較すると、銅酸化物整流器は効率が悪い傾向があり、逆電圧定格は数ボルトを超えることはめったにありませんでした。適切な逆ブレークダウン電圧値を提供するには、整流器ディスクを複数直列で使用する必要がありました。12V バッテリー充電器のブリッジ整流器では、12 個の金属整流器が使用されることがよくありました。セレン整流器は一般に金属酸化物タイプよりも効率が高く、より高い電圧を処理できました。ただし、その構築にはかなりのスキルが必要でした。

金属整流器は、ラジオ受信機の包絡線検出器(AM 復調器)ダイオードとしても使用されました。WX6 Westector は典型的な例です。これはAAA 電池とほぼ同じサイズと形状で、両端にネジ山があり、接続が行われました。

セレン整流器は、安価なシリコン ダイオードが利用可能になる前は、トランスレス ラジオやテレビの高電圧整流器として広く使用されていました。この用途では (少なくとも真空管整流器と比べると) かなり効率的でしたが、経年劣化により内部抵抗が増加する傾向がありました。これにより、利用可能な高電圧が減少するだけでなく、動作温度が上昇し、セレンが蒸発し始めると不快な臭いが発生する傾向があります。

特別に設計されたセレン整流器は、かつてテレビやコピー機のEHT整流器として広く使用されていました。軟鉄箔のシートにセレンの層を塗布し、そこから何千もの小さなディスク (通常直径 2 mm) を打ち抜いて、セラミック チューブ内に「スタック」として組み立てました。この方法で、数万ボルトを供給できる整流器を作ることができました。整流器の内部抵抗は非常に高かったのですが、ほとんどの EHT アプリケーションではせいぜい数百マイクロアンペアしか必要ないため、通常は問題になりませんでした。安価な高電圧シリコン整流器の開発により、この技術は使用されなくなりました。

ほとんどのデバイスでは、金属整流器はシリコン ダイオードに置き換えられていますが、金属整流器をシリコン ユニットに置き換えることが非現実的であることが判明した特定のアプリケーションがあります。これらは主に電気メッキ、アルミニウム製錬、および同様の高電流低電圧の産業アプリケーションで、金属整流器の順方向電圧降下が低いことが逆方向ブレークダウン電圧よりも重要です。

ウィキメディア・コモンズには、銅酸化物整流器とセレン整流器に関連するメディアがあります。

• AM復調器として使用される整流器
• クーガーエレクトロニクス - 「レガシー」セレン整流器メーカーの例
• 酸化銅整流器 この文書では、酸化銅整流器の歴史、特にその製造におけるチリ産銅の使用について説明します。また、セレン整流器の製造で発生したタリウム災害についても説明します。