金属整流器は、半導体として酸化銅、ゲルマニウム、または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において、交流を直流に変換する電力用途で使用されていました。 ウェスティングハウス・エレクトリック社は、1920年代後半からウェステクター（現在はウェスティングハウス・ニュークリア社が過電流遮断装置の商標として使用）という商標で、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装置すべてに適用されますが、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。
説明
金属整流器は、銅（整流作用を高めるための酸化層付き）、鋼、またはセレンメッキを施したアルミニウムなど、異なる金属でできたワッシャー状の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区切られていることがよくあります。
動作モード
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。 1940年代にジークフリート・ポガンスキーは、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、結果として半導体内に電界が組み込まれた空乏領域があり、これが整流作用を提供します。
パフォーマンス
後代のシリコンやゲルマニウムデバイスと比較すると、酸化銅整流器は効率が低い傾向があり、逆電圧定格も数ボルトを超えることは稀でした。適切な逆ブレークダウン電圧値を得るには、複数の整流ディスクを直列に接続する必要がありました。12Vバッテリー充電器用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整流器よりも効率が高く、より高い電圧に対応できました。しかし、その構造には相当な技術が必要でした。
アプリケーション
ラジオ受信機
金属整流器は、ラジオ受信機の包絡線検波器（AM復調器）ダイオードとしても使用されました。WX6ウェステクターはその典型的な例です。単4電池とほぼ同じサイズと形状で、両端にネジ山があり、そこに接続されていました。
セレン整流器は、安価なシリコンダイオードが普及する以前、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）十分な効率を示していましたが、経年劣化により内部抵抗が増加する傾向がありました。これは、利用可能な高電圧を低下させるだけでなく、セレンが蒸発し始めると、機器が高温になり、不快な臭いを発する原因にもなります。
テレビとコピー機
かつて、特別に設計されたセレン整流器は、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。軟鉄箔にセレン層を塗布し、そこから数千個の小さな円板（通常直径2mm）を打ち抜き、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製造できました。内部抵抗は非常に高かったものの、ほとんどのEHTアプリケーションでは最大でも数百マイクロアンペアしか必要としなかったため、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。
電解
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ダイオードに置き換えることが現実的でない用途がいくつかあります。これらは主に電気めっき、アルミニウム精錬、および同様の高電流低電圧産業用途であり、これらの用途では金属整流器の低い順方向電圧降下が逆方向ブレークダウン電圧よりも重要です。
参考文献
- ^ 「2000年のノーベル物理学賞」。
- ^ Kroemer, H. (1992). 「ヘテロ接合デバイス」.第50回デバイス研究会議. pp. 0_16–0_17. doi : 10.1109/DRC.1992.671849 . S2CID 113046906 .
外部リンク
- 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。
