整流器には、真空管ダイオード、湿式化学セル、水銀アーク バルブ、銅とセレン酸化物プレートのスタック、半導体ダイオード、シリコン制御整流器、およびさまざまなシリコン ベースの半導体スイッチが含まれます。過去に採用されました。点接触整流器または「クリスタル検出器」として機能するために、水晶ラジオとして知られる初期のラジオ受信機は、方鉛鉱 (硫化鉛) の結晶を押す小さなワイヤーの「猫のひげ」を使用していました。この手法は、現在の進路を「まっすぐにする」ため、修正として知られています。
整流器の定義:
前向き:
ダイオードは、バッテリーの正端子が p 型半導体に接続され、バッテリーの負端子が n 型半導体に接続されるように電圧が印加されると、順方向にバイアスされると言われます。この順方向バイアス電圧が P-N 接合ダイオードに印加されると、n 型半導体内の多数の自由電子 (多数キャリア) がバッテリーの負端子によって反発され、p 型半導体内の多数の正孔 (多数キャリア) が型の半導体は、バッテリーのプラス端子によって反発されます。
その結果、n 型半導体内の自由電子は n 側から p 側に移動し始め、p 型半導体内の正孔は p 側から n 側に移動し始めます。
電流が電荷キャリア (自由電子と正孔) の動きを表していることは既にわかっています。その結果、n側からp側への電子の移動と、p側からn側への正孔の流れの両方が電流を伝導します。順バイアス状態では、多数キャリアが電流を生成します。その結果、順バイアス状態で生成される電流は、多数派電流とも呼ばれます。
逆バイアス:
バッテリーのプラス端子が n 型半導体に接続され、マイナス端子が p 型半導体に接続されるように、ダイオードに電圧が供給される場合。
この逆バイアス電圧が P-N 接合ダイオードに印加されると、n 型半導体内の多数の自由電子 (多数キャリア) がバッテリーの正端子に引き寄せられます。 p 型半導体はバッテリーのマイナス端子に引き寄せられます。
その結果、n 型半導体の自由電子 (多数キャリア) はバッテリーの正端子に引き寄せられますが、p 型半導体の正孔 (多数キャリア) は負端子に引き寄せられます。
整流器の動作:
整流器は主に 2 つのタイプに分けられます:
半波整流器:
半波整流器は、名前が示すように、AC 入力信号の半分 (正の半サイクル) を脈動する DC 出力信号に変換し、残りの半分の信号 (負の半サイクル) をブロックまたは損失する整流器の形式です。
全波整流器:
全波整流器は、完全な交流入力信号 (正と負の半サイクル) をパルス状の直流出力信号に変換する整流器の一種です。半波整流器とは異なり、全波整流器の入力信号は無駄になりません。数学では、これは絶対値関数に相当します。全波整流により、入力波形の 2 つの極性が脈動する DC (直流) に変換され、平均出力電圧が高くなります。2 つのダイオードとセンター タップ付きトランスが必要です。センタータップのないトランス）。シングル半導体ダイオード、共通カソードまたは共通アノードのダブル ダイオード、および 4 または 6 ダイオード ブリッジは、スタンドアロン コンポーネントとして構築されます。
整流器の用途:
整流器の基本的な機能は、交流電源 (AC-DC コンバーター) から DC 電力を生成することです。整流器は、ほぼすべての電子機器の電源に使用されています。リニア電源とスイッチ モード電源は、AC/DC 電源の 2 つの基本的なカテゴリです。このような電源では、整流器が変圧器と直列に接続され、その後に平滑化フィルターとおそらく電圧調整器が続きます。
DC電力をある電圧から別の電圧に変換することは、はるかに困難です。 DC-DC 変換の技術の 1 つは、最初に (インバーターを介して) 電力を AC に変換し、次に変圧器を使用して電圧を変更し、次に電力を DC に整流します。
数十キロヘルツの周波数は、低い周波数よりもはるかに少ないインダクタンスしか必要とせず、重くてかさばる高価な鉄芯のコンポーネントが不要になるため、よく利用されます。 DC 電圧を変換するもう 1 つの方法は、チャージ ポンプを利用することです。ただし、使用されるコンデンサのサイズにより、この技術は通常、最大数ワットの供給に制限されます。
結論:
シリコン半導体整流器が開発される前は、真空管熱電子ダイオードと酸化銅またはセレンベースの金属整流器スタックが採用されていました。一部の真空管オーディオ愛好家を除いて、真空管整流器はシリコン回路の発展とともに役に立たなくなりました。さまざまな種類の半導体 (ジャンクション ダイオード、ショットキー ダイオードなど) は、非常に低い電流から非常に高い電流までの電力整流に頻繁に使用されます。単純な整流以上のものが必要な場合は、一方向電流バルブとしても機能する制御電極を備えた他のデバイスが使用されます。可変出力電圧など。高圧直流送電などに使われる大電力整流器には、さまざまなシリコン半導体デバイスが使われています
