Селеновые выпрямители (общая информация)

Селеновый элемент является выпрямителем переменного напряжения промышленной (в основном) частоты и относится к группе полупроводниковых диодов.

Свойство нелинейности электрического сопротивления контакта селен — металл, обусловливающее выпрямление тока, впервые наблюдал Фритте в 1883 г. Однако, первые промышленные типы селеновых выпрямителей были разработаны за рубежом лишь в 1932—1933 гг. на основе патентов Прессе.

В СССР образцы промышленных селеновых выпрямителей впервые разработал И. Эрнстов в 1937 г. Исследования и усовершенствования селеновых выпрямителей были произведены в Ленинградском физико-техническом институте АН СССР А.З. Левинзоном, в Научно-исследовательском кино-фотоинституте (НИКФИ) В.Г. Комаром совместно с Н. Пениным и Л. Сажиным, и во Всесоюзном электротехническом институте С.Б. Юдицким.

Однако эти разработки носили разрозненный и экспериментальный характер. Локомотивом развития стала Великая Отечественная Война, в ходе которой был значительно увеличен выпуск разнообразной военной техники, в том числе и систем электропитания.

Выпуск первых отечественных серийных полупроводников (купроксные и селеновые вентили или, по тогдашней терминологии, "твёрдые выпрямители") был начат в 1942-43 годах на заводах №618 в Саранске (ныне "Электровыпрямитель") и №498 в Москве (далее "Старт"№). Но действительно массовое производство началось сразу после окончания Великой Отечественной Войны, и здесь основным производителем стал Йошкар-Олинский завод, носящий в разное время имена Завод №298 НКЭП, Марийский завод электроприборов, Завод полупроводниковых приборов, ПО Изотоп.

Общие характеристики
Конструкция
Технология производства
Разновидности
Применение
Системы обозначений

Промышленностью выпускались семь серий селеновых элементов:
А (старое обозначение - АВС) - на алюминиевой основе, допустимая температура нагрева шайбы +75° С, диапазон частот до 1000 Гц;
Г (старое обозначение ТВС) - на алюминиевой основе, допустимая температура +80° С, по сравнению с серией А повышенная стабильность по времени, диапазон частот до 3000 Гц;
Я - на алюминиевой основе, с удвоенной плотностью тока;
У - на алюминиевой основе, допускают тройную токовую нагрузку, диапазон частот до 2000 Гц;
Ф - на основе из алюминиевой фольги
Е - на основе из алюминиевой фольги, температуростойкие (допустимая температура +100°), диапазон частот до 1000 Гц;
Л - повышенная по сравнению с серией Г плотность тока, диапазон частот до 1000 Гц

  Эксплуатационные свойства селеновых вентилей отличают их от других типов вентилей настолько, что в отдельных случаях они оказываются неприменимы, а в других случаях становятся незаменимыми. Благодаря этим свойствам селеновые приборы прожили чрезвычайно долгую жизнь, вплоть до распада СССР; а отдельные типы выпускались до 2000-х годов.

   К преимуществам селеновых выпрямителей в первую очередь относятся: стойкость к токовым перегрузкам и к перегрузкам по напряжению, высокая надежность. Кратковременные перегрузки (в 2—5 раз), повторяющиеся с большими интервалами, выдерживаются селеновыми вентилями безболезненно.

    Устойчивость селеновых элементов к значительным перегрузкам по току и напряжению обеспечивает как последовательное, так и параллельное соединение их практически в неограниченном количестве. В отличие от германиевых и кремниевых диодов селеновые выпрямители не нуждаются в выравнивающих элементах. Это позволяло выпускать селеновые выпрямители практически на любые величины напряжений и токов. К примеру, выпускались селеновые выпрямители с последовательным соединением до 1440 селеновых элементов в единой конструкции (выпрямитель 15ГЕ1440У-С). К такому диоду могло быть подведено переменное напряжение в 40 кВ. Вообще же селеновые выпрямители собирались на рабочее напряжение до 240 кВ. Вместе с тем выпускались выпрямители с параллельным соединением элементов, позволяющим получить выпрямленный ток в 500 А на один столб (выпрямитель 140ГЖ24Я4У).

  Селеновые выпрямительные столбы и блоки широко применялись в следующих устройствах и аппаратуре: зарядки аккумуляторных батарей; выпрямителях для гальванических ванн; приводе электродвигателей металлорежущих станков, сварочной аппаратуре; выпрямителях рентгеновской аппаратуры; источниках питания фильтров газовой очистки; схемах умножения напряжения в источниках высокого напряжения; схемах питания анода телевизионных приемников и электронно-лучевых трубок осциллографов; схемах смещения базового напряжения различного рода усилителей; схемах магнитных усилителей; источниках питания транзисторных приемников; источниках питания вычислительных машин на транзисторах; в цепях дискриминаторов измерительной и вычислительной техники; в качестве ограничителей перенапряжений; в качестве приборов защиты контактов реле от образования дуги; в качестве приборов для выравнивания напряжений на последовательно соединенных кремниевых силовых вентилях и тиристорах; в качестве приборов для подавления акустических ударов телефонных аппаратов и другой аппаратуры; в качестве приборов с нелинейной (симметричной и несимметричной) вольт-амперной характеристикой.

  Основной характеристикой селенового элемента является его вольт-амперная характеристика. Прямая ветвь ее характеризует номинальную токовую нагрузку селенового элемента.

   В зависимости от величины прямого падения напряжения при номинальном (классификационном) прямом токе селеновые элементы разделяются на четыре группы: IV группа имеет прямое падение напряжения меньше 0,45 В; III — от 0,45 до 0,55В; II — от 0,55 до 0,65 В; I — от 0,65 до 0,75 В.

   В действительности вольт-амперные характеристики имеют значительный разброс как по прямому падению напряжения, так и по величине обратного напряжения. В связи с этим селеновые элементы имеют следующие группы: серия Г — I, II, III; серия А — II, III; серия Ф — II, III; серия Я — II, III, IV; серия У — III, IV.


прямое (слева) и обратное (справа) сопротивление селеновых элементов АВС-18

   Монотонное убывание сопротивления в проводящем направлении с ростом Uа объясняется уменьшением с ростом тока толщины плохо проводящего слоя и улучшением проводимости этого слоя.


зависимость температурного коэффициента прямого сопротивления селеновых выпрямителей от тока, для элементов диаметром 25 мм (слева) и 18 мм (справа)

   Сопротивление в непроводящем направлении вначале растет в силу возрастания толщины слоя с плохой проводимостью, а затем со вступлением в действие эффекта сильного поля сопротивление вентиля заметно уменьшается.


экспериментально определенные параметры для прямой и обратной ветвей ВАХ

   При уменьшении температуры окружающей среды наблюдается увеличение прямого и падение обратного сопротивлений, что приводит к увеличению прямого падения напряжения и обратного тока, и снижает выпрямленное напряжение.


зависимость температурного коэффициента обратного сопротивления от напряжения


зависимость допустимого времени перегрузки от кратности перегрузки по отношению к его номинальному току

  Рабочий диапазон температур для селеновых выпрямителей серии А находится в пределах -60...+75° С; серии Г -60...+80° С, серии Е -60...+125° С.

   При длительном бездействии селеновые элементы серии А расформовываются, при этом значительно уменьшается сопротивление запирающего слоя. В результате обратный ток может превысить допустимый в 5—10 раз и перегреть элемент. Расформовка — процесс обратимый и элемент может быть восстановлен подформовкой. Для этого выпрямитель, в котором расформованы элементы, включают на 10 мин под напряжение переменного тока, равное половине номинального значения, а затем в течение 2 ч — на номинальное напряжение. Расформовка также происходит при при длительном пропускании только прямого тока. Элементы серии Г не расформовываются.

   Выпрямительные селеновые элементы с течением времени «стареют», т. е. в процессе работы постепенно увеличивается сопротивление селеновой шайбы в прямом направлении и уменьшается в обратном, что приводит к уменьшению к.п.д. и коэффициента выпрямления. С повышением температуры окружающей среды процесс старения протекает быстрее. Если выпрямитель работает при небольших нагрузках и комнатной температуре, то процесс старения заканчивается в первые 4000 ч работы, и затем его выпрямляющее свойство становится более стабильным. При этом сопротивление в прямом направлении увеличивается в полтора раза. Старение вентилей имеет место также и при их хранении.

   Усталость (ползучесть) выпрямителей сказывается в том, что наблюдается возрастание обратного тока под воздействием неизменного по величине обратного напряжения, причем увеличение обратного тока не связано с температурным режимом. Как правило, в селеновых выпрямителях явление усталости наблюдается только при некоторых нарушениях технологического процесса изготовления.
   Усталость имеет большое значение и резче проявляется в вентилях, используемых в цепях постоянного тока. В этих случаях наибольшее допустимое обратное напряжение снижается примерно на 30—40% по сравнению с допустимым значением обратного напряжения для вентилей, включаемых в цепи переменного тока.

   Селеновые выпрямители, собранные из селеновых элементов, обладают значительной собственной емкостью порядка 0,01-0,02 мкф/см2 (зависит от напряжения, приложенного к элементу), что ограничивает их применение в высокочастотных схемах. Емкость обусловлена наличием между металлом и полупроводником (селеном) тонкой изолирующей прослойки (запорный слой). Она как бы шунтирует запорный слой, что приводит к дополнительным потерям мощности в слое полупроводника и уменьшению выпрямленного напряжения.
   Влияние собственной емкости элемента сказывается на работе выпрямителя тем сильнее, чем выше частота выпрямленного тока. Селеновые элементы, согласно Государственному стандарту, гарантируют работу на частотах до 1000 Гц, однако их можно применять для выпрямления напряжения с частотой до 40—50 кГц. При этом не наблюдается значительный перегрев перехода, а выпрямленный ток не падает более чем на 30% по сравнению с величиной, полученной на частоте 50 Гц.

   При работе в высокочастотных цепях с очень малыми напряжениями (детекторные цепи) сказывается еще действие небольшого встречного напряжения на вентиле (собственная ЭДС), имеющего место при токе, почти равном нулю. Это напряжение достигает десятков, а иногда и сотен микровольт. С увеличением температуры собственная ЭДС вентилей заметно растет.

  Пробой селеновых вентилей заключается в тепловом разрушении части селенового слоя и катодного сплава под действием больших обратных токов, вызванных большими обратными напряжениями. Обычно пробой происходит при обратных напряжениях с амплитудой порядка 50—80 В на каждый элемент. Пробой элемента сопровождается искрой, а также оплавлением селена и части катодного сплава. Если причина пробоя устранена, то выпрямитель может продолжать работать, так как пробитое место в элементе заплавляется аморфным селеном, не проводящим тока. Иногда при перегреве выпрямителя расплавленный электрод (катодный сплав) заливает промежуток между электродами и тем самым замыкает элемент накоротко. В этом случае для дальнейшей нормальной работы вентиля необходимо удалить расплавленный металл.

   Под сроком службы элемента понимают время, по истечении которого выпрямленное напряжение снижается на 6-10%. После этого старение элемента заметно замедляется и дальнейшее падение напряжения становится почти несущественным. Для восстановления номинального значения выпрямленного напряжения повышают переменное напряжение примерно на 10%, подключая дополнительные витки вторичной обмотки трансформатора. Эти витки заранее предусматривают при конструировании селеновых выпрямителей. Завод-изготовитель гарантирует срок службы элементов не менее: для элементов серии А класса В — 20 000 ч, класса Г — 25 000 ч, класса Д — 15 000 ч; серии Г класса Д — 25 000 ч, класса Е — 20 000 ч, серий И и К — 5000 ч; серии Я — 15 000 ч; серии Ф — 25 000 ч и серии Л — 7000 ч. Общий гарантийный срок на селеновые элементы, включая время работы и хранения, составляет 5 лет.

   Конструкция селеновых вентилей зависит от допустимого тока через отдельный элемент и технологии его производства. Существует несколько конструктивных форм селеновых элементов, отличающихся по своему устройству и технологии производства. Во всех этих элементах p-n-переход создается между металлом и слоем селена, нанесенного на металлический электрод. Обычно к селену, идущему на изготовление диодов, добавляют в очень малом количестве йод или хлор. Эти примеси уменьшают сопротивление элемента прямому току и компенсируют действие других примесей, вызывающих повышение сопротивления.

Основными узлами селеновых элементов являются основание, слой полупроводника и электроды.

серия А (АВС)                              серия Г(ТВС)

1 — алюминиевая подкладка; 2 — слой висмута; 3 — слой селена; 4 — сплав олова с кадмием; 5 — алюминиевая фольга; 6 — кадмий

   Основанием 1 в элементах серий А и Г является алюминиевая пластина толщиной 0,8 мм. На алюминиевом основании строится выпрямительный элемент, оно также является одним из токосъемных электродов. Вторым токосъемным электродом у элементов серии А служит катодный сплав олова с кадмием 4, у элементов серии Г — висмутированная алюминиевая фольга 5. Толщина слоя селена составляет 50...60 мкм. У элементов серии А запирающий слой образуется в месте контакта селена 3 и катодного сплава. У элементов серии Г он образуется в месте контакта селена и алюминиевого основания.

   В селеновых элементах серии Я в целях снижения переходного сопротивления элемента в области контакта селен—алюминий между слоем алюминия, покрытого висмутом, и селеном наносится тонкий слой теллура. У селеновых элементов серии У в отличие от элементов серии А слой селена образован из ряда отдельных подслоев, отличающихся составом примесей, их величиной и режимами нанесения. В отличие от элементов серии А основанием элементов серии Ф служит фольга толщиной 0,12 мм. Селеновые элементы серий Е и Л выполнены на базе элементов серии Г. Элементы серии Е отличаются от последних повышенной термостойкостью и предназначаются для эксплуатации при абсолютной температуре на элементе до 125° С. У элементов серии Л в целях более надежного контакта селена с алюминием и снижения переходных сопротивлений в прямом направлении слой алюминия (основание) подвергается электрохимическому травлению.

    Как правило, селеновые элементы не поставлялись россыпью. На заводе-изготовителе они собираются в столбы. По конструктивному исполнению селеновые выпрямители подразделяются на выпрямители открытой конструкции и сплошной сборки. Выпрямители открытой конструкции собираются из селеновых элементов на стяжной шпильке открыто и представляют собой обычно выпрямительный столб. В целях улучшения охлаждения выпрямителя между элементами оставляется зазор, регулируемый пружинящими латунными шайбами. Последние создают также электрический контакт между элементами. Потребность в легко пружинящих шайбах обусловлена тем, что при заметном давлении на селен сминается и портится запирающий слой, и вентильные свойства диска теряются.

    Выпрямительные столбы различаются как по форме и размерам входящих в них селеновых элементов, так и по схемам выпрямления. На одной изолированной шпильке с помощью выводов и перемычек могут быть получены либо отдельные плечи выпрямителя, либо законченные выпрямительные схемы: однофазный и трехфазный мосты, схемы со средней точкой и другие. Элементы могут образовывать последовательное, параллельное либо смешанное соединение.

Селеновый выпрямитель на стяжной шпилке (столб) и его детали:

а — селеновый выпрямитель; б — селеновый элемент: в — контактная звездочка; г — вывод; д — дистанционная шайба; е — сборная шпилька с изоляцией; ж — изолирующая шайба; 1 — селеновые элементы; 2 — контактные шайбы; 3 — дистанционные шайбы; 4 — изолирующие шайбы; 5 — концевые изолирующие шайбы; 6 — маркировочная шайба; 7 — провод; 8 — трубка; 9 — выводы; 10 — шпилька сборная с изоляцией.

    К группе выпрямителей открытой конструкции относятся следующие: а) нормализованные выпрямители серий А и Г; б) выпрямители серии Г для работы в масле; в) выпрямители серии Я; г) выпрямители для магнитных усилителей; д) выпрямители для сварочных аппаратов; е) ненормализованные выпрямители; ж) выпрямители серии У. Они имеют обозначение полярности в виде цветных полос или точек: плюс — красный цвет; минус — синий цвет; переменный ток (~) — желтый цвет.

    Большую группу образуют выпрямители сплошной сборки, когда селеновые элементы собраны плотно друг к другу. К этой группе относятся: а) выпрямители типа «Контакт» для питания транзисторной аппаратуры; б) выпрямители селеновые типа 12ГД2А-Г; в) пакетные выпрямители ABC (плоские); г) слаботочные селеновые выпрямители из элементов серии А — ABC; д) слаботочные селеновые выпрямители из элементов серий Г — ТВС; е) слаботочные селеновые выпрямители из фольговых элементов серии Ф — ФВС; ж) малогабаритные селеновые выпрямители типа 3ГЕххФ и 5ГЕххФ; з) малогабаритный высоковольтный выпрямитель ВС-5 кВ; и) выпрямители для питания кинескопов телевизионных приемников; к) выпрямитель селеновый 9ГЕ560У-С; л) выпрямители для рентгено-диагностических аппаратов; м) выпрямитель типа АВСМ-7М. На этих выпрямителях обозначение полярности обычно наносится соответствующим знаком на корпусе.

  У выпрямителей трубчатой конструкции полярность обозначается посредством закраски торцов выпрямителя: синий цвет — со стороны анода, красный цвет — со стороны катода.

   Селен является основным материалом при изготовлении вентилей. Технология заводской очистки селена для выпрямителей была разработана в СССР Б. Леви (НИУИФ). К селену, применяемому для вентилей, предъявляются весьма высокие требования и в первую очередь — химическая чистота селена. Применяемый в СССР для выпрямителей селен содержит несколько сотых долей процента хлора; медь, серебро и сурьма в нем отсутствуют; сумма других металлических примесей не превышает 0,01% (нелетучий остаток). Для повышения электропроводности в селен вносится несколько сотых долей процента (0,01-0,02%) хлора, брома или иода. Черный стекловидный аморфный селен, выпускаемый химическими заводами для производства вентилей в виде палочек, плиток или порошка, размягчается при температуре 50-60° С, переходя при более высоких температурах в серый кристаллический селен. При нагреве до температуры, близкой к температуре плавления 217° С, и последующем затем медленном охлаждении можно добиться полной перекристаллизации селена с заметным укрупнением его кристаллов, что повышает электропроводность селена.

   Применительно к физико-химическим свойствам селена и строится процесс нанесения его на диски. Различают два вида технологии производства селеновых диодов: горячую и вакуумную.

   Первый этап для обоих видов состоит в подготовке контактных электродов. Стальные или алюминиевые листы толщиной 0,5—1,5 мм штампуются, рихтуются и очищаются от жира и грязи спиртом либо другими растворителями. После очистки листы обрабатываются на пескоструйных аппаратах для создания шероховатой поверхности, позволяющей лучше удерживать покрывающий ее слой металла с селеном. Обработанные таким способом листы разрезают на ленты, из которых штампуют подкладки элементов в виде дисков (таблет) диаметром 5 и 7,2 мм, а для более мощных диодов — в виде шайб большего диаметра или прямоугольных пластин. Диаметр дисков определяется принятым к производству сортаментом; наша промышленность выпускала диски с диаметром от 5 до 100 мм. После обезжиривания их покрывают слоем висмута либо никелем толщиной 1-2 мкм, что обеспечивает не только малое прямое сопротивление вентилей, но и уменьшает их последующее старение. Никель наносится в гальванической ванне, а висмут напаривается в вакууме. Толщина покровного слоя висмута не превосходит при этом один-два микрона. Последний способ лучше сочетать с вакуумной технологией нанесения слоя селена.

   Нанесение слоя селена горячим способом производится так. На нагретую до 250°С подложку намазывают аморфный селен (эта примитивная технология применялась до 50-х годов) или расплавляют на ней порошкообразный селен. Затем подкладку с селеном прессуют для образования плотного и равномерного слоя селена, толщина которого составляет 0,065—0,085 мм (на каждый квадратный сантиметр поверхности основы наносится около 0,01 г селена).

   Применялся также вакуумный способ, заключающийся в испарении селена в вакууме и осаждении его на диск. Этот способ является более совершенным, но требует одновременно более сложного и дорогого оборудования. Истоки этой технологии, использование которой у нас началось с 50х годов, лежат в немецких разработках фирмы AEG, вывезенных к нам из Германии в порядке репараций.

   После расплавления селена, нанесенного одним из указанных выше двух способов на горячий диск с температурой 240—250° С, диск быстро охлаждается для предупреждения преждевременной кристаллизации селена. Такая кристаллизация при открытой поверхности селена не может обеспечить тонкого равномерного и однородного слоя селена. Для получения последнего диски вновь нагреваются в спрессованном виде, будучи переложены полированными шайбами, и выдерживаются под удельным давлением от 1 до 2 кг\см2 при температуре 125—130° С в течение 7—12 мин. При этом черный аморфный селен переходит в серый кристаллический, покрывающий равномерным слоем металлическую подкладку, с толщиной слоя в пределах от 0,07 до 0,15 мм. При вакуумном нанесении удается получить слой селена толщиной от 0,03 до 0,04 мм.

   С уменьшением толщины слоя селена уменьшается сопротивление вентиля в проводящем направлении. Для выделения из слоя селена запирающего слоя (слоя с большим сопротивлением) селен после кристаллизации под прессом подвергается термической обработке. Она заключается в прогреве открытой поверхности селена в термостате при температуре от 210 до 220° С в течение времени от 1 до 2 час, в зависимости от сорта селена и размеров дисков. При такой обработке имеет место: 1) увеличение сопротивления поверхностного слоя селена вследствие улетучивания примесей хлора, брома или иода, внесенных в селен для повышения его электропроводности, и одновременно 2) увеличение проводимости в остальном слое селена, прилегающем непосредственно к контактному электроду вследствие повышения концентрации свободных электронов в нем. Для еще большего повышения сопротивления запирающего слоя диски с селеном в некоторых производствах после термической обработки подвергаются воздействию паров серы путем помещения их на 20—30 мин в термостат, в котором при температуре 140—160° С испаряется сера.

   После такой обработки на селен напыляется при помощи какого-либо металлизатора сплав из олова, кадмия, а иногда и висмута, служащий в качестве катода. Температура плавления сплава приблизительно равна +105° С, поэтому нагрев вентилей во время их работы в выпрямителях выше +75°С не допускается. Нанесение верхнего электрода осуществляется путем напыления при помощи специального металлизатора или осаждением (напариванием) в вакууме. Для предотвращения короткого замыкания между подкладкой и верхним электродом по боковой поверхности электродов катодный сплав наносится не на всю поверхность селена, вследствие чего уменьшается рабочая поверхность элемента, составляющая примерно 75% поверхности подкладки в элементах малого и среднего размеров.
   При вакуумной технологии висмутирования алюминия, нанесения слоя селена и катодного сплава листы предварительно не разрезаются и подкладки не штампуются. Все эти операции производятся позднее. При этом достигается большая равномерность толщины слоя селена, удлиняется срок службы элементов и улучшаются их электрические параметры.

   После этого на слой селена в зоне центрального отверстия элемента может наноситься изоляционная прокладка; обычно это тонкая лаковая пленка или бумага. Эта прокладка позволяет собирать выпрямители без применения контактных звездочек, поэтому такие элементы получили условное название «бесконтактные элементы».

   При сборке выпрямителей установочный размер выдерживается за счет добавления изоляционных шайб, устанавливаемых между крепежной шайбой и выводом, на обоих концах шпильки. Если при сборке выпрямителей из элементов 60х60 мм и более установочный размер превышает допустимый, разрешается не ставить по одной дистанционной шайбе в крайних промежутках между элементами с обеих сторон выпрямителя.
   После сборки выпрямители окрашивают 2 раза эмалью ПФ-15 (ВТУ МХП № КУ-488-57), если они не предназначаются для работы в масле. Окраска производится методом пульверизации или окунанием с последующим центрифугированием.
   Выпрямители из таблеточных элементов диаметром 5; 7,2 и 12,5 мм собираются в цилиндрических корпусах из триацетатной пленки, стеклопластика или фарфора и других изоляционных материалов. Корпус выпрямителя заполняют деталями так, чтобы набор деталей находился на уровне с краями корпуса с отклонениями не более ±1 мм, что достигается изменением количества дистанционных шайб, указанных в чертежах.
   Торцы корпуса из мягкого материала после его заполнения завальцовываются до указанных в чертежах размеров, заливаются эпоксидной пластмассой и окрашиваются нитроэмалью марки ДМ (ТУ МХП 520-54) красного цвета со стороны + и синего цвета со стороны —.

   После окончания технологических операций селеновые диоды подвергаются электрической формовке, состоящей в том, что через диод пропускается большой обратный ток (плотность тока несколько десятков миллиампер на квадратный сантиметр) в течение от десятков минут до нескольких часов, с постепенным повышением приложенного обратного напряжения. В результате формовки снижается относительная величина прямого тока и резко уменьшается обратный ток. Класс вентиля по обратному напряжению по'вышается при этом в 1,5—2 раза. В процессе формовки создаются благоприятные условия для диффузии кадмия в селен, с одной стороны, и висмута — с другой. В слое селенистого кадмия создается проводимость типа n, а в другом слое селена проводимость типа p.

    Промышленностью выпускались 22 размера селеновых элементов на токи нагрузки от 60 мкА до 24 А на один элемент.

    В зависимости от формы различают следующие разновидности элементов:

круглые без отверстия
круглые с отверстием
квадратные без отверстия
квадратные с отверстием
прямоугольные с несколькими отверстиями

Размеры выпускаемых селеновых элементов:

Размеры элементов (мм х мм) Условное обозначение элементов (по размерам) Размеры элементов (мм х мм) Условное обозначение элементов (по размерам)
Ø3 3 30 х 30 30
Ø5 5 40 х 40 40
Ø7,2 7 48 х 48 48
Ø12,5 12 60 х 60 60
12 х 12 12 75 х 75 75
15 х 15 без отверстия 15 б/о 81 х 81 81
15 х 15 15 100 х 100 100
17 х 17 17 81 х 162 160
Ø18 18 100 х 200 120
Ø25 25 100 х 300 130
22 х 22 22 100 х 400 140

Номинальные значения прямого тока селеновых элементов зависят от размеров элементов (значения в А):

Размер элемента Серия
А Г Я У Ф
Ø3 - - - - 0,000060
Ø5 0,0012 - - - 0,0012
Ø7,2 0,006 - - - 0,006
Ø12,5 - 0,025 - - -
12 х 12 0,04 - - - -
15 х 15 б/о 0,06 - - - -
15 х 15 с/о 0,04 - - - -
17 х 17 - - - 0,15 -
Ø18 - 0,04 - - -
22 х 22 0,075 - 0,15 0,3 -
Ø25 - 0,075 - - -
30 х 30 0,15 - 0,3 0,6 -
40 х 40 0,3 0,3 0,6 0,9 -
48 х 48 - - - 1,2 -
60 х 60 0,6 - - 2,4 -
75 х 75 1,2 1,2 2,4 - -
81 х 81 - - - 4 -
81 х 162 - - - 8 -
100 х 100 2 2 4 6 -
100 х 200 4 - 8 12 -
100 х 300 6 - 12 18 -
100 х 400 8 - 16 24 -

В зависимости от величины переменного обратного напряжения селеновые элементы разделяются на 6 классов:

Допустимая величина действующего значения переменного обратного напряжения, В 20 25 30 35 40 45
Условное обозначение класса элемента В Г Д Е И К

Серии селеновых элементов бывают следующих классов: серия А — классов В, Г, Д; серия Г — Д, Е, И, К; серия Я — В, Г, Д; серия У — В, Г, Д; серия Ф — Г.

Допустимые значения обратного тока для селеновых элементов различных классов в зависимости от размера элемента, мА:

Размер элемента Класс элемента
В Г Д Е И К
Ø3 - - - - - -
Ø5 - 0,026 - - - -
Ø7,2 - 0,11 0,11 0,09 0,09 0,08
Ø12,5 - 1,7 1,7 1,3 1,3 1,1
12 х 12 2,5 1,7 1,7 - - -
15 х 15 б/о 3,5 2,4 2,4 - - -
15 х 15 с/о - 2,2 2,2 - - -
17 х 17 - - - - - -
Ø18 - - - - - -
22 х 22 5,5 3,6 3,6 - - -
Ø25 - 3,6 3,6 2,7 2,7 2,4
30 х 30 7 5 5 - - -
40 х 40 9 6 6 4,5 4,5 4
48 х 48 - - - - - -
60 х 60 18 12 12 - - -
75 х 75 27 18 18 14 14 12
81 х 81 - - - - - -
81 х 162 - - - - - -
100 х 100 45 30 30 23 23 20
100 х 200 90 60 60 - - -
100 х 300 135 90 90 - - -
100 х 400 180 120 120 - - -

   Селеновые элементы обычно собирались в выпрямители всех типов схем, которые могли потребоваться промышленности. В зависимости от электрической схемы соединения элементов выпрямители разделяются на виды, указанные в таблице:

Вид Схема выпрямления Условное обозначение
Единичный вентиль Однофазная, однополупериодная Е
Вентиль для включения в трехфазную схему Однополупериодная Ж
Двухплечный выпрямитель Удвоения напряжения или однофазная, однополупериодная Д
Выпрямитель со средней точкой Однофазная, двухполупериодная со средней точкой С
Однофазный мост Однофазная мостовая М
Разомкнутый однофазный мост Однофазная мостовая Х
Трехфазный мост Трехфазная мостовая Т

    Условное обозначение конструктивного исполнения выпрямителей

Особенности конструктивного исполнения выпрямителей Условные обозначения
Выпрямители нормализованной конструкции, собираемые на стяжной шпильке не имеют
Выпрямители из элементов круглой формы, собираемые в трубчатом электроизоляционном корпусе не имеют
Выпрямители в металлическом корпусе А
Выпрямители, собранные в обоймах, без стяжного стержня (шпильки) Б
Выпрямители пакетной конструкции (плоские) Г
Выпрямители сплошной сборки на стяжном стержне Д
Выпрямители квадратной формы, собранные в корпусе из электроизоляционного материала И
Выпрямители, имеющие отклонение от нормализованной конструкции, собираемые на стяжной шпильке, окрашенные К
Выпрямители нормализованной конструкции, собираемые на стяжной шпильке, неокрашенные, работающие в трансформаторном масле М
Выпрямители, имеющие отклонение от нормализованной конструкции, собираемые на стяжной шпильке, неокрашенные, работающие в трансформаторном масле Н
Выпрямители, допускающие номинальный выпрямленный ток при сокращенном сроке службы П
Выпрямители, собранные на стяжном стержне, имеющие радиаторы для охлаждения Р
Выпрямители специальной конструкции или специального назначения С
Выпрямители в тропическом исполнении Т
Выпрямители, собранные на стяжном стержне (шпильке) с уменьшенными промежутками между элементами, предназначенные для работы при искусственном обдуве воздухом У
Выпрямители из элементов на тонкой основе (фольге) Ф
Выпрямители, имеющие несколько одинаковых, изолированных друг от друга схем одной сборки Ц

 За время своего существования селеновые выпрямители сменили несколько систем обозначения.

  Согласно самой первой из них, первым элементом стояла буква С - на (С)тальной основе (как по этой системе обозначалсь столбы на алюминиевом основании - неизвестно). Далее, через тире, указывался диаметр элементов в мм, затем буква, обозначающая конструктивное исполнение (А - без стоек для крепления, Б - со стойками). Затем число плеч, и, через дефис, дробь, в числителе которой указывалось число последовательных элементов в плече, а в знаменателе - число параллельных ветвей в каждом плече. Пример такого обозначения - С-35А4-8/1.

  В начале 50-х годов ввели иную систему. В качестве первого элемента обозначения в ней были буква, характеризующая особенности конструкции - на (А)люминиевой основе, либо на алюминиевой основе серии (Т); выпрямители "стандартной" серии на стальной основе дополнительной буквы не имели. Затем ставились буквы ВС - (В)ыпрямитель (С)еленовый; далее размер элемента в мм и номер разработки. В конце могли добавляться буквы, значение которых неизвестно; вероятно они обозначали разницу в конструктивном исполнении. Примеры выпрямителей с таким обозначением - АВС-7-3ПМ, ВС-45-81. Однако были и вентили без номера разработки, к примеру ВС-45-М.

 Встречаются упоминания о том, что выпрямители АВС и ТВС первоначально назывались ОСВ и ОСВТ; соответственно, значения остальных полей были те же. Возможно, выпрямители типа ОСВ-18-34 - это следы именно того времени...

  Но всё же подавляющее большинство отечественных селеновых выпрямителей было выпущено по ОЖО.321.010.ТУ, согласно которым система обозначения состояла из следующих элементов:

размер элемента
класс элемента
вид выпрямителя (схема включения)
общее число элементов в выпрямителе
серия выпрямителя
число параллельных ветвей (если таковых нет, то число не ставится)
конструктивное исполнение

    В качестве примера расшифруем марку выпрямителя 40ГД16Е2ЦА: размер элементов выпрямителя 40х40 мм, число элементов — 16, выпрямитель собран в металлическом корпусе, обладает повышенной термостойкостью и предназначен для работы при температуре нагрева до +125° С и допускает переменное напряжение на элемент 25 В; элементы соединены в две изолированные друг от друга ветви, по однофазной однополупериодной схеме.

    Для маломощных выпрямителей применяются обозначения, подобные системе 50-х годов, но после букв ставятся средняя величина выпрямленного тока (мА) и подводимое переменное напряжение (В), например АВС-6-600м. Буква «м» обозначает малогабаритный.

Также было довольно много вентилей с названиями, не укладывающимися ни в одну из этих систем - ВТ-18-0,2, ОСТ-9 и пр.

домой