Rectificador de selenio - Selenium rectifier
Un rectificador de selenio es un tipo de rectificador de metal , inventado en 1933. Se utilizaron en fuentes de alimentación para equipos electrónicos y en aplicaciones de carga de baterías de alta corriente hasta que fueron reemplazados por rectificadores de diodo de silicio a finales de la década de 1960. La llegada del alternador a algunos automóviles fue el resultado de rectificadores de silicio compactos, de bajo costo y de alta corriente. Estas unidades eran lo suficientemente pequeñas como para estar dentro de la caja del alternador, a diferencia de las unidades de selenio que precedían a los dispositivos de silicio.
Las propiedades rectificadoras del selenio, entre otros semiconductores, fueron observadas por Braun, Schuster y Siemens entre 1874 y 1883. Las propiedades fotoeléctricas y rectificadoras del selenio también fueron observadas por Adams y Day en 1876 y CE Fitts alrededor de 1886, pero los dispositivos rectificadores prácticos fueron no se fabricó de forma rutinaria hasta la década de 1930. En comparación con el rectificador de óxido de cobre anterior , la celda de selenio podría soportar un voltaje más alto, pero a una capacidad de corriente más baja por unidad de área.
Construcción
Los rectificadores de selenio están hechos de pilas de placas de aluminio o acero recubiertas con aproximadamente 1 μm de bismuto o níquel . Una capa mucho más gruesa de selenio (50 a 60 micras) dopado con un halógeno se deposita en la parte superior de la delgada de metal chapado . El selenio luego se convierte en una forma gris policristalina (hexagonal) por recocido . El seleniuro de cadmio se forma por reacción del selenio con la aleación de estaño-cadmio y la heterounión CdSe-Se es la unión rectificadora activa. Cada placa es capaz de soportar unos 20 voltios en la dirección inversa . Los cuadrados de metal, o discos, también sirven como disipadores de calor, además de proporcionar un lugar de montaje para los discos de selenio. Las placas se pueden apilar indefinidamente para soportar voltajes más altos. Se han utilizado pilas de miles de discos de selenio en miniatura como rectificadores de alto voltaje en televisores y fotocopiadoras .
Utilizar
Los receptores de radio y televisión los utilizaron desde aproximadamente 1947 hasta 1975 para proporcionar hasta unos pocos cientos de voltios de voltaje de placa. Los rectificadores de tubo de vacío tenían eficiencias de solo el 60% en comparación con el 85% de los rectificadores de selenio, en parte porque los rectificadores de tubo de vacío requerían calentamiento. Los rectificadores de selenio no tienen tiempo de calentamiento, a diferencia de los rectificadores de alto vacío. Los rectificadores de selenio también eran más baratos y sencillos de especificar e instalar que los tubos de vacío. Sin embargo, posteriormente fueron reemplazados por diodos de silicio con altas eficiencias (cercanas al 100% a altos voltajes). Los rectificadores de selenio tenían la capacidad de actuar como limitadores de corriente, lo que puede proteger temporalmente el rectificador durante un cortocircuito y proporcionar una corriente estable para cargar las baterías.
Propiedades
Un rectificador de selenio tiene aproximadamente el mismo tamaño que un rectificador de óxido de cobre, pero es mucho más grande que un diodo de silicio o germanio. Los rectificadores de selenio tienen una vida útil larga, pero no indefinida, de 60.000 a 100.000 horas, según la clasificación y el enfriamiento. El rectificador puede mostrar alguna deformación de la característica del rectificador después de un almacenamiento prolongado. Cada celda puede soportar un voltaje inverso de alrededor de 25 voltios y tiene una caída de voltaje directo de alrededor de 1 voltio, lo que limita la eficiencia en voltajes bajos. Los rectificadores de selenio tienen un límite de temperatura de funcionamiento de 130 ° C y no son adecuados para circuitos de alta frecuencia.
Reemplazo
Los rectificadores de selenio tenían una vida útil más corta de la deseada. Durante una falla catastrófica, produjeron cantidades significativas de humos malolientes y altamente tóxicos que le permitieron al técnico de reparación saber cuál era el problema. Con mucho, el modo de falla más común fue un aumento progresivo en la resistencia hacia adelante, aumentando la caída de voltaje hacia adelante y reduciendo la eficiencia del rectificador. Durante la década de 1960 comenzaron a ser reemplazados por rectificadores de silicio , que exhibían una caída de voltaje directa más baja , un costo más bajo y una confiabilidad más alta. Todavía se fabrican con fines de reemplazo exactos, pero no están diseñados para equipos nuevos.
Lógica informática de diodo de selenio
En 1961, IBM comenzó a desarrollar una familia de lógica informática de baja velocidad que utilizaba diodos de selenio con características similares al silicio pero que costaba menos de un centavo. Los departamentos de desarrollo de la terminal estaban pidiendo un bajo costo y no necesitaban velocidad. Era posible perforar discos de 1/8 de pulgada a partir de una hoja de diodo de selenio. GE afirmó que podían fabricar diodos de selenio fiables. Se logró un diseño para un circuito DDTL con dos niveles de lógica de diodo alimentando un transistor de aleación y sin resistencia de entrada en serie o capacitor de aceleración. La familia se denominó SMAL o SMALL, por "lógica de aleación de matriz de selenio". El transistor de aleación resultó ser demasiado rápido para la recuperación del diodo de selenio . Para resolver este problema, se conectó un diodo de selenio alrededor de la base-emisor para ralentizarlo. La lógica de dos niveles era similar a la matriz lógica programable PLA que vendría al mercado muchos años después. Casi cualquier función lógica estática que produjera una salida se podría lograr con un transistor y un puñado de diodos baratos. Varios años después, se descubrió que los diodos de selenio no eran confiables y fueron reemplazados por diodos de silicio. La familia lógica estaba empaquetada en tarjetas SMS .
Otras lecturas
- Manual del rectificador de selenio FT ; 2nd Ed; Radio y teléfono federal; 80 páginas; 1953. (archivo)
- Manual del rectificador de selenio ST ; 1ª Ed; Sarkes Tarzian; 80 páginas; 1950. (archivo)