금속 정류기

금속 정류기(metal rectifier)는 산화 구리(I), 저마늄 또는 셀레늄을 반도체로 사용하는 초기 정류기 유형이다. 이들은 수신기 및 충전기와 같은 장치에서 교류를 직류로 변환하는 전력 애플리케이션에 사용되었다. 웨스팅하우스 일렉트릭은 1920년대 후반부터 웨스텍터(Westector)라는 상표명으로 이 정류기의 주요 제조사였다(현재는 웨스팅하우스 뉴클리어의 과전류 트립 장치 상표명으로 사용됨).

일부 국가에서는 "금속 정류기"라는 용어가 모든 이러한 장치에 적용되지만, 다른 국가에서는 "금속 정류기"는 일반적으로 구리 산화물 유형을, "셀레늄 정류기"는 셀레늄-철 유형을 의미한다.

 설명 
금속 정류기는 서로 다른 금속의 와셔 모양 디스크로 구성되며, 이는 구리 (정류를 제공하는 산화물 층 포함) 또는 강철이나 알루미늄에 도금된 셀레늄이다. 디스크는 종종 냉각을 위해 스페이서 슬리브로 분리된다.

 작동 방식 
금속 정류기의 작동 원리는 최신 반도체 정류기(쇼트키 다이오드 및 PN 다이오드)와 관련이 있지만 다소 더 복잡하다. 셀레늄과 산화 구리 모두 반도체이며, 실제로는 제조 과정에서 불순물에 의해 도핑된다. 이들이 금속에 증착될 때, 그 결과는 단순한 금속-반도체 접합이 되고 정류는 쇼트키 접합의 결과일 것으로 예상된다.
그러나 항상 그런 것은 아니다. 1940년대에 지그프리트 포간스키는 최고의 셀레늄 정류기가 사실 셀레늄과 처리 과정에서 카드뮴-주석 금속 코팅에서 생성된 얇은 셀렌화 카드뮴 층 사이의 반도체-반도체 접합이라는 것을 발견했다.
어쨌든 그 결과는 반도체 내에 내장된 전기장을 가진 공핍 영역이 존재하며, 이것이 정류 작용을 제공한다는 것이다.

 성능 
후기 실리콘 또는 저마늄 장치와 비교할 때, 산화 구리 정류기는 효율이 좋지 않았고, 역전압 정격은 거의 몇 볼트를 넘지 않았다. 적절한 역 항복 전압 수치를 제공하기 위해 여러 개의 정류기 디스크를 직렬로 사용해야 했다. 12V 충전기용 브리지 정류기는 종종 12개의 금속 정류기를 사용했다. 셀레늄 정류기는 일반적으로 금속 산화물 유형보다 효율적이었고 더 높은 전압을 처리할 수 있었다. 그러나 이들을 제작하는 데는 훨씬 더 많은 기술이 필요했다.

 응용 분야 
 수신기 
금속 정류기는 수신기에서 포락선 검출기 (AM 복조기) 다이오드로도 사용되었다. WX6 웨스텍터는 전형적인 예였다. 이 다이오드는 AAA 전지 크기와 모양으로, 각 끝에는 연결을 위한 나사산 기둥이 있었다.

셀레늄 정류기는 더 저렴한 실리콘 다이오드가 나오기 전에는 변압기가 없는 라디오 및 TV 세트에서 고전압 정류기로 널리 사용되었다. 이 응용 분야에서는 합리적으로 효율적이었지만(적어도 진공관 정류기에 비해), 내부 저항은 노화됨에 따라 증가하는 경향이 있었다. 가용 고전압을 줄이는 것 외에도 이는 셀레늄이 증발하기 시작하면서 불쾌한 냄새를 유발하며 더 뜨겁게 작동하게 만든다.

 TV 세트 및 복사기 
특별히 설계된 셀레늄 정류기는 한때 TV 세트와 복사기에서 초고압 정류기로 널리 사용되었다. 부드러운 철박 시트에 셀레늄 층을 도포하고, 이 시트에서 수천 개의 작은 디스크(일반적으로 직경 2mm)를 펀칭하여 세라믹 튜브 내부에 "스택"으로 조립했다. 이런 방식으로 수만 볼트를 공급할 수 있는 정류기를 만들 수 있었다. 내부 저항은 극히 높았지만, 대부분의 초고압 응용 분야는 최대 몇백 마이크로암페어만 필요했으므로 일반적으로 문제가 되지 않았다. 저렴한 고전압 실리콘 정류기의 개발로 이 기술은 사용되지 않게 되었다.

 전기분해 
금속 정류기는 대부분의 장치에서 실리콘 다이오드로 대체되었지만, 금속 정류기를 실리콘 장치로 대체하는 것이 비실용적인 특정 응용 분야가 있다. 이들은 주로 전기도금, 알루미늄 제련 및 유사한 고전류 저전압 산업 응용 분야에서 금속 정류기의 낮은 순방향 전압 강하가 역 항복 전압보다 더 중요하다.

 각주 

 외부 링크 

 AM 복조기로 사용되는 정류기
 Cougar Electronics - "레거시" 셀레늄 정류기 제조업체의 예시
 산화 구리 정류기 이 문서는 산화 구리 정류기의 역사, 특히 칠레 구리의 제조 사용에 대해 논의한다; 셀레늄 정류기 제조에 닥친 탈륨 재앙도 논의된다.

분류:반도체 소자