セレン整流器

セレン整流器は、1933年に発明された金属整流器の一種です。 ^{[1]電子機器の}電源や高電流バッテリー充電器の用途で使用されていましたが、1960年代後半にシリコンダイオード整流器に取って代わられました。一部の自動車にオルタネーターが搭載されるようになったのは、小型で低コストの高電流シリコン整流器の登場によるものです。これらのユニットは、シリコンデバイスに先立つ セレンユニットとは異なり、オルタネーターケース内に収まるほど小型でした。

セレンの整流特性は、他の半導体とともに、1874年から1883年の間にブラウン、シュスター、シーメンスによって観察された。 ^[2]セレンの光電特性と整流特性は、1876年にアダムスとデイによっても観察された^[3]。また、1886年頃にCEフィッツによっても観察されたが、実用的な整流装置が日常的に製造されるようになったのは1930年代になってからであった。以前の酸化銅整流器と比較して、セレンセルはより高い電圧に耐えることができたが、単位面積あたりの電流容量は低かった。^[4]

セレン整流器は、約 1  μmのビスマスまたはニッケルでコーティングされたアルミニウムまたは鋼板のスタックから作られています。ハロゲンでドープされたはるかに厚いセレン層 (50 ～ 60 μm) が、薄い金属メッキの上に堆積されます。次に、セレンはアニールによって多結晶の灰色 (六方晶) の形に変換されます。セレン化カドミウムは、セレンとスズカドミウム合金の反応によって形成され、CdSe-Seヘテロ接合がアクティブな整流接合です。各プレートは、逆方向に約 20 ボルトに耐えることができます。金属の正方形、またはディスクは、セレン ディスクの取り付け場所を提供することに加えて、ヒート シンクとしても機能します。プレートは、より高い電圧に耐えるために無制限に積み重ねることができます。何千もの小型セレン ディスクのスタックは、テレビ セットやコピー機の高電圧整流器として使用されています。

セレン整流器は、特別な保護対策を必要とせずに、繰り返しの大きな過負荷に耐えることができます。200,000A以下の電気メッキ整流器や30～100kVで動作する電気集塵機によく使用されます^[5]

ラジオやテレビの受信機は、1947年から1975年頃まで、最大数百ボルトのプレート電圧を供給するために真空管整流器を使用していました。真空管整流器の効率は、セレン整流器の85%と比較してわずか60%でした。これは、真空管整流器が加熱を必要としたためでもあります。セレン整流器には、高真空整流器とは異なり、ウォームアップ時間がありません。また、セレン整流器は真空管よりも安価で、指定や設置が簡単でした。しかし、後に効率の高いシリコンダイオード（高電圧でほぼ100%）に置き換えられました。セレン整流器には電流制限器として機能する機能があり、短絡時に整流器を一時的に保護し、バッテリーを充電するための安定した電流を供給できます。^[要出典]

セレン整流器は銅酸化物整流器とほぼ同じサイズですが、シリコンやゲルマニウムダイオードよりはるかに大きいです。セレン整流器の耐用年数は、定格と冷却によって異なりますが、60,000 ～ 100,000 時間と長いですが、無期限ではありません。整流器は、長期間保管すると整流器の特性が多少低下することがあります。^[6] 各セルは、約 25 ボルトの逆電圧に耐えることができ、約 1 ボルトの順方向電圧降下があるため、低電圧での効率が制限されます。セレン整流器の動作温度制限は 130 °C で、高周波回路には適していません。^[7]

セレン整流器の寿命は期待していたよりも短かった。故障の初期段階では、時には「甘ったるい」と表現される、適度な量の甘い匂いのガスが発生する。その時点で整流特性はほぼ完全に失われ、整流器から逆電圧が漏れるようになる。壊滅的な故障時には、悪臭を放ち毒性の高いセレン化水素が大量に発生する^{[8] [9] [10]}ため、修理技術者は問題が何であるかを知ることができる。これまでのところ、最も一般的な故障モードは、順方向抵抗が徐々に増加し、順方向電圧降下が増加し、整流器の効率が低下することであった。1960 年代には、順方向電圧降下が低く、コストが低く、信頼性が高いシリコン整流器に取って代わられ始めた。 ^[11]

1961年、IBMは、シリコンに似た特性を持ちながら1セント未満のコストで動作するセレンダイオードを使用した低速コンピュータロジックファミリ^{[12]の開発を開始しました。}端末開発部門は低コストを切望しており、速度は必要としませんでした。セレンダイオードのシートから1/8インチのディスクを打ち抜くことは可能でした。GEは、信頼性の高いセレンダイオードを製造できると主張しました。2レベルのダイオードロジックが1つの合金トランジスタに供給され、直列入力抵抗やスピードアップコンデンサがないDDTL回路の設計が実現しました。このファミリは、SMAL ^{[13]または「セレンマトリックス合金ロジック」の略であるSMALLと呼ばれました。合金トランジスタは、セレンダイオードの}回復には速すぎることが判明しました。この問題を解決するために、ベースエミッタの周りにセレンダイオードが接続され、速度が遅くなりました。2レベルロジックは、何年も後に市場に登場するプログラマブルロジックアレイ（PLA）に似ていました。 1つの出力を生成するほぼすべての静的ロジック機能は、1つのトランジスタと少数の安価なダイオードで実現できます。数年後、セレンダイオードは信頼性が低いことが判明し、シリコンダイオードに置き換えられました。ロジックファミリはSMSカードにパッケージ化されました。^[13]

• FT セレン整流器ハンドブック; 第 2 版; 連邦電話およびラジオ; 80 ページ; 1953 年(アーカイブ)
• ST セレン整流器ハンドブック; 第 1 版; Sarkes Tarzian; 80 ページ; 1950 年(アーカイブ)

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