Селе́новый выпрями́тель (селеновый вентиль) — полупроводниковый диод на основе элементарного селена.

Преимуществом селеновых выпрямителей является их способность выдерживать кратковременные перегрузки и быстро восстанавливать свои свойства после пробоя (так называемое «самозалечивание»).

История Выпрямляющие свойства элементов на основе селена были открыты в 1883 году американским изобретателем Чарлзом Фриттсом (Charles Fritts) описавшим их в журнале «The American Journal of Science»Gramels J. "Selenium rectifiers — Factors in their application", The Bell System Technical Journal, vol.32, no.6, pp.1469-1492, 1953..

Пригодный для коммерческого использования селеновый выпрямитель был разработан и запатентован в Германии в 1933 году в компаниях "Suddeutsche Apparatefabrik" (SAF) (дочерняя структура корпорации ITT) и "Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft" (AEG). Именно они довели лабораторный эффект выпрямления до надежных многоэлементных «селеновых столбов».

Первые образцы селеновых выпрямителей в СССР разработал советский инженер И. Эристов. Их усовершенствование и внедрение в промышленность выполнялось Ленинградским физико-техническим институтом (ЛФТИ)Эристов И. Л., Стефановский A. И. Селеновые металлические выпрямители. ИЭСТ, № 11. 1938..

Устройство

Селеновый выпрямитель состоит из алюминиевой или стальной пластины, покрытой с одной стороны слоем поликристаллического селена толщиной являющимся одним из электродов с дырочной (p-тип) проводимостью. Для создания второго электрода на поверхность селена наносится сплав из олова, кадмия и висмута. При вступлении в химическую реакцию за счёт встречной диффузии селена и кадмия образуется тонкий слой селенида кадмия с электронной (n-тип) проводимостью. На границе раздела между селеном и селенидом кадмия образуется p-n-переход.

Для улучшения электрических свойств пластины селеновых выпрямителей подвергают электрической формовке путём длительного приложения постоянного напряжения в обратном направлении.

Пластины селеновых выпрямителей изготавливаются круглой и прямоугольной формы с центральным отверстием для сборки в столбы на шпильках или без отверстия.

Параметры

По многим электрическим параметрам и свойствам селеновые выпрямители уступают кремниевым и германиевым диодамПасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов. — 4-е перераб. и доп. изд. — М.: Высшая школа, 1987. — С. 145—148.. Однако они намного превосходят их в радиационной стойкости и обладают уникальной особенностью самовосстановления: при пробое в месте пробоя слой селена выгорает и при этом не образуется короткого замыкания. Также селеновые выпрямители способны переносить без разрушения многократную кратковременную перегрузку по току.

Максимальная допустимая плотность тока в прямом направлении не превышает для селеновых выпрямителей Бензарь В. К. Словарь-справочник по электротехнике, промышленной электронике и автоматике. — Минск: Вышэйшая школа, 1985. Для выпрямления б́ольших токов применяется простое параллельное соединение пластин, допустимо параллельное соединение пластин без применения последовательно включённых токоуравнивающих резисторов. Допустимое обратное напряжение составляет при обратном напряжении свыше происходит пробой. Для выпрямление более высоких напряжений отдельные пластины соединяют последовательно в столбы. В отличие от германиевых диодов и многих типов кремниевых диодов подключение параллельно соединённых выравнивающих напряжение резисторов не требуется. Для выпрямления более высокого напряжения селеновые выпрямительные пластины собирают в последовательно соединённые столбы. Например, выпрямитель 15ГЕ1440У-С состоит из 1440 селеновых пластин собранных в одном корпусе и может работать при обратном напряжении до 40 кВ. Максимальная рабочая температура селеновых выпрямителей находится в пределах от Максимальное прямое падение напряжения на одной селеновой выпрямительной пластине составляет

Площадь пластин выпускаемых промышленностью выпрямителей составляет 0,1—400 . Параллельное соединение пластин позволяет получить выпрямленный ток до 500 А (например, выпрямитель 140ГЖ24ЯУ).

Особенности

Для селеновых выпрямителей характерна высокая барьерная ёмкость, что ограничивает их применение для выпрямления напряжения повышенной частоты.

Электрические параметры селеновых выпрямителей изменяются со временем. Длительное хранение в выключенном состоянии приводит к увеличению обратного тока (расформовка). Этот процесс обратим — после подачи на выпрямитель обратного или переменного напряжения обратный ток снижается и принимает первоначальное значение в течение 2—3 минут.

Селеновые выпрямители подвержены необратимому возрастанию величины обратного тока, называемому старением. При хранении этот процесс проявляется незначительно, но ускоряется при эксплуатации. Интенсивность его возрастает при увеличении температуры, что определяет предельное значение максимальной рабочей температуры.

Литература Комар В. Г. Селеновые выпрямители. (В журнале «Электричество» № 2 1947 г.)

Ссылки

Примечания

Категория:Полупроводниковые диоды Категория:Силовая электроника Категория:Источники питания Категория:Селен