селеновий випрямляч
1. Селеновий випрямляч
2. Пристрій селенового випрямляча
3. Вольт-амперна характеристика селенових елементів
3.1 Залежність ВАХ селенових випрямних елементів від температури
4. Застосування селенових випрямлячів
Список використаної літератури
1. Селеновий випрямляч
Селеновий випрямляч (селеновий вентиль) - селеновий елемент для випрямітеленія змінної напруги (в основному) промислової частоти і відноситься до групи напівпровідникових діодів.
Випуск перших вітчизняних серійних напівпровідників (купоросні і селенові вентилі) масово почався відразу після закінчення Великої Вітчизняної Війни.
До переваг селенових випрямлячів в першу чергу відносяться: стійкість до струмових перевантажень і до перевантажень по напрузі, висока надійність. Короткочасні перевантаження (в 2--5 разів), що повторюються з великими інтервалами, витримуються селеновими вентилями безболісно.
Стійкість селенових елементів до значних перевантажень по струму і напрузі забезпечує як послідовне, так і паралельне з'єднання їх практично в необмеженій кількості. На відміну від германієвих і кремнієвих діодів селенові випрямлячі не потребують вирівнюють елементах. Це дозволяло випускати селенові випрямлячі практично на будь-які величини напруг і струмів. Наприклад, випускалися селенові випрямлячі з послідовним з'єднанням до 1440 селенових елементів в єдиній конструкції (випрямляч 15ГЕ1440У-С). До такого діода могло бути підведено змінну напругу в 40 кВ. Взагалі ж селенові випрямлячі збиралися на робочу напругу до 240 кВ. Разом з тим випускалися випрямлячі з паралельним з'єднанням елементів, що дозволяє отримати випрямлений струм в 500 А на один стовп (випрямляч 140ГЖ24Я4У).
2. Пристрій селенового випрямляча
Селеновий випрямляч влаштований таким чином. Одним електродом є алюмінієва або залізна пластина, покрита з одного боку шаром кристалічного селену (50 - 60 мкм), що є одним з електродів з доречний (p-типу) провідність, другим електродом є платівка сплаву вісмут - кадмій - олово, що покриває шар селену .
Під дією термічної обробки в селен близько другого електрода утворюється шар селениста кадмію, що володіє електронною провідністю, селен ж володіє доречнийпровідністю.
Замикаючий шар виникає на кордоні між дірковим селеном і електронним селениста кадмієм. Утворюється p - n-перехід. Пропускним напрямом струму є направлення від селену до селениста кадмію (напрямок руху дірок). Один такий випрямляє елемент називають випрямляє шайбою; окремі шайби збирають в випрямний стовпчик.
3. Вольт-амперна характеристика селенових елементів
Основною характеристикою селенового елемента є його вольт-амперна характеристика.
На малюнку приведені прямі вольт-ампсрние характеристики селенових елементів різних типів. Як видно з малюнка, зміна прямого падіння напруги не протікає за прямолінійним законом, що є характерною особливістю всіх напівпровідникових випрямлячів. По горизонтальній осі відкладається пряме падіння напруги Ua в вольтах, що показується вольтметром а по вертикальній осі показання амперметра - щільність струму селенових елементів зазвичай виражається (ма / см2). Завдяки такому відліку струму характеристиками можна користуватися для випрямних елементів всіх розмірів.
Легко бачити, що чим крутіше вольт-амперна характеристика, т. Е. Чим ближче вона до вертикальної осі, тим менше падіння напруги в елементі і тим, отже, більше можна навантажувати цей елемент. Наприклад, якщо допустити пряме падіння напруги на елементі 0,5 В, то щільність струму на елементі типу ТВС "не повинна перевищувати 25 ма / см2, на елементі типу ABC її можна підвищити до 30 ма / см2, а на більш досконалих елементах, розрахованих на підвищені навантаження, можна допустити щільність струму 45--60 Ма / см2.
Таким чином, пряма вольт-амперна характеристика визначає навантажувальну здатність селенового елемента по току. Іншою не менш важливою його характеристикою, що визначає здатність навантаження по напрузі, т. Е. (Замикає) здатність елемента, є його зворотна вольт-амперна характеристика, що представляє собою залежність зворотного струму від величини зворотної напруги, прикладеного до елементу.
Показання вольтметра V відкладаються на горизонтальній осі рис. 9, а показання міліамперметра, віднесені, до одиниці площі елемента, на його вертикальної осі.
Зіставляючи прямі і зворотні вольт-амперні характеристики селенових елементів типів ABC і ТВС, робимо висновок, що елементи типу ABC мають менші втрати в прямому напрямку, ніж елементи типу ТВС, і отже, вони більш кращі для застосування на підвищені струмові навантаження, не кажучи вже про елементах, що мають прямі характеристики, найближчі до вертикальної осі і спеціально призначені для високої щільності струму.
Однак зворотні вольт-амперні характеристики цих же елементів показують, що елементи типу ТВС мають більш хорошими замикаючими властивостями, ніж елементи типу ABC. Як видно з кривої, зворотні струми елементів типу ABC різко зростають при подачі на них зворотної напруги понад 25-30 В, в той час як у елементів типу ТВС це явище накуповує при напрузі тільки 40 -45 В. Ось чому елементи типу ABC випускаються на напругу не більше 30 В, а елементи типу ТВС 30--45 В і більше.
Випрямні елементи по їх замикаючим властивостям поділяються на класи, що позначаються буквами В, Г, Д, Е, І, К. В вітчизняної промисловості прийнята наступна класифікація селенових елементів:
3.1 Залежність ВАХ селенових випрямних елементів від температури
Працюючи селеновий випрямний елемент, може перебувати в різних температурних умовах. Персоналу, який обслуговує апаратуру з селеновими випрямлячами, необхідно враховувати, що опір селенового елемента як в прямому, так і в зворотному напрямках змінюється зі зміною температури.
Це тягне за собою зміни прямого падіння напруги і зворотного струму. Нормально селенові елементи всіх типів з підвищенням температури на їх поверхні зменшують пряме падіння напруги, т. Е. Мають негативним температурним коефіцієнтом. Але це зменшення падіння напруги відбувається до певної температури, після чого подальше підвищення нагріву елемента викликає, як правило, різке збільшення падіння напруги, т. Е. Збільшення втрати енергії в елементі, що сприяє ще більшого нагрівання елемента і ще більшого збільшення втрат.
Виходить так, що елемент сам себе нагріває. Цей процес швидко прогресує, "викликаючи також збільшення зворотних струмів, що ще більше підвищує нагрівання елемента і призводить до пробою замикаючого шару, т. Е. До руйнування випрямляча. Тому при експлуатації випрямлячів ніколи не слід допускати перегріву селенових елементів більш їх робочих температур.
Чим вище температура, при якій змінюється знак температурного коефіцієнта, тим вище теплостійкість елемента. Кожен тип випрямного елемента має свою критичну температурну точку, при якій настає. Зміна знака температурного коефіцієнта з негативного на позитивний, нагрів елемента починає швидко наростати, і елемент, як правило, виходить з ладу. Ця критична точка і визначає теплостійкість елемента.
З графіка на рис слід, що теплостійкість селенових етементов типу ABC нижче, ніж елементів типу ТВС. Найбільшою теплостійкість мають спеціальні температуростойкостью селенові елементи типу АТ.
Пробій селенових вентилів полягає в тепловому руйнуванні частини селенового шару і катодного сплаву під дією великих зворотних струмів, викликаних великими зворотними напруженнями. Зазвичай пробою відбувається при зворотних напругах з амплітудою порядку 50-80 В на кожен елемент.
Пробій елемента супроводжується іскрою, а також опалювальному селену і частини катодного сплаву. Якщо причина пробою усунена, то випрямляч може продовжувати працювати, так як пробите місце в елементі заплавляются аморфним селеном, що не проводить струму. Іноді при перегріванні випрямляча розплавлений електрод (катодний сплав) заливає проміжок між електродами і тим самим замикає елемент з'єднує безпосередньо. В цьому випадку для подальшої нормальної роботи вентиля необхідно видалити розплавлений метал.
Під терміном служби елемента розуміють час, після закінчення якого випрямлена напруга знижується на 6-10%. Після цього старіння елемента помітно сповільнюється і подальше падіння напруги стає майже несуттєвим. Для відновлення номінального значення випрямленої напруги підвищують змінну напругу приблизно на 10%, підключаючи додаткові витки вторинної обмотки трансформатора. Ці витки заздалегідь передбачають при конструюванні селенових випрямлячів.
4. Застосування селенових випрямлячів
селеновий випрямляч напруга струмовий
Список використаної літератури
Пасинків В. В. Чиркин Л. К. Напівпровідникові прилади: Підручник для вузів. - 4-е перераб. і доп. изд. - М. Вища школа, 1987. - С. 145-148. - 479 с. - 50 000 прим.
Геллер І. Х Селенові випрямлячі. - М .-- Л. Енергія, 1964. - 24 с. - (Масова радіобібліотека. Вип. 496). - 80 000 прим.
Бензарь В. К. Словник-довідник з електротехніки, промислової електроніки та автоматики. - Мн. Вишейшая школа, 1985. - 176 с.
Буланін Н. П. Селенові випрямлячі. - М. - Л. Госенергоіздат, 1961. - 48 с. - (Бібліотека електромонтера. Вип. 42). - 30 000 прим.
Розміщено на Allbest.ru