Prostownik selenowy – jednopołówkowy czy dwupołówkowy? Budowa, układy, zamienniki Si

Pytanie

czy prostownik selenowy jest jednopołówkowy

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

‑ Pojedyncza płytka prostownika selenowego (jedna „dioda”) prostuje tylko jedną połówkę sinusoidy, czyli pracuje jako prostownik jednopołówkowy.
‑ Jednak z wielu takich płytek można zbudować układ dwupołówkowy (pełnookresowy), np. mostek Graetza lub układ z transformatorem z odczepem środkowym.
‑ Zatem „prostownik selenowy” nie jest z definicji jednopołówkowy; wszystko zależy od konfiguracji układu.

Szczegółowa analiza problemu

1. Budowa elementu
   • Płytka miedź–selen–tlenek metalu zachowuje się jak dioda półprzewodnikowa: przewodzi w kierunku przewodzenia, blokuje w zaporowym.
   • Spadek napięcia VF: 0,8 … 1,2 V/warstwę (wyraźnie wyższy niż w Si).

2. Konfiguracje prostujące
   a) Jednopołówkowa
   – 1 × dioda selenowa + transformator (lub bezpośrednio sieć).
   – Wykorzystuje 50 % energii AC, tętnienia ~121 % UDC bez filtracji.
   b) Dwupołówkowa (pełnookresowa)
   – 2 × dioda selenowa + transformator z odczepem środkowym, albo
   – 4 × dioda selenowa w mostku Graetza.
   – Wykorzystanie 100 % okresu, tętnienia ~48 % UDC.

3. Praktyczne zastosowania historyczne
   • Zasilacze lampowe radioodbiorników (najczęściej 2‑diodowe pełnookresowe).
   • Ładowarki akumulatorów 6 / 12 V (mostki 4‑diodowe).
   • Prostowniki anodowe w odbiornikach TV (pojedyncze diody jednopół.).

Aktualne informacje i trendy

• Produkcja przemysłowa elementów selenowych praktycznie zanikła po latach 70., zastąpiły je diody Si o mniejszym VF i większej niezawodności.
• Rynek wtórny: pojedyncze sztuki dla renowatorów sprzętu lampowego; pojawiają się mostki selenowe NOS 25 – 50 A (Chiny, Indie).
• Trend modernizacyjny: wymiana prostownika selenowego na krzemowy plus rezystor kompensujący niższy spadek napięcia.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Tabela porównawcza parametrów (typowo dla warstwy 20 cm²):

• Wymiana Se→Si: dobiera się rezystor szeregowy R ≈ (VF_Se_total – VF_Si_total)/I_obc, aby zachować napięcie wyjściowe.

Aspekty etyczne i prawne

‑ Rozporządzenie RoHS uznaje selen za substancję ograniczoną powyżej określonych stężeń; utylizację prowadzą wyspecjalizowane firmy.
‑ Spalone prostowniki selenowe wydzielają toksyczny SeO₂ o charakterystycznym ostrym zapachu – wymagana wentylacja i środki ochrony osobistej.

Praktyczne wskazówki

• Przy zachowaniu oryginalności sprzętu lampowego zostaw prostownik selenowy, lecz mierz okresowo spadek napięcia (wzrost o >25 % oznacza degradację).
• Przy modernizacji:

1. Usuń stary blok, zostaw radiator (można na nim zamocować mostek Si).
2. Dodaj rezystor lub źródło prądowe, aby skompensować różnicę VF i ograniczyć prąd udarowy żarzenia lamp.
3. Sprawdź izolację: stare bloki Se miały niewielką wytrzymałość na przebicie wsteczne ~150 … 250 V/warstwę.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

‑ Elementy NOS mogą mieć parametry gorsze od katalogowych (starzenie tlenkowe w magazynie).
‑ Wysoki VF powoduje nagrzewanie; w mostku (4 × VF) straty są znacznie większe niż w Si – to powód, dla którego mostki selenowe dziś praktycznie nie występują komercyjnie.

Sugestie dalszych badań

‑ Analiza degradacji warstwy SeO i wpływ długotrwałego przegrzewania na parametry VF/IR.
‑ Porównanie z nowymi technologiami diod Schottky SiC pod kątem sprawności w niskich napięciach.
‑ Odtwarzanie wyglądu historycznego: druk 3D atrap obudowy Se z ukrytym mostkiem Si.

Krótkie podsumowanie

Pojedyncza dioda selenowa prostuje jedną połówkę, ale z wielu takich płytek konstruowano również układy pełnookresowe. O funkcji (jedno‑ czy dwupołówkowej) decyduje schemat, a nie sam materiał półprzewodnikowy. Obecnie selen ma znaczenie głównie historyczne; w nowych aplikacjach zastępują go diody krzemowe ze względu na mniejsze straty, większą niezawodność i łatwiejsze spełnienie wymogów środowiskowych.