硒整流堆的制造

🏠 首页 《无线电》杂志 1959年 🔗 第12期 🔗 第26页 分类:“现代家庭电子制作”电视讲座辅导材料 🔗 袁富春 🔗

祖国的社会主义建设事业在党的领导下,正以一月千里的步伐向前飞跃发展,过去不会制造的,现在不仅能够制造,而且在大量生产。例如应用越来越广的硒整流堆,就是在党的领导下我国无线电工业在第一个五年计划时期开始大量生产的重要无线电元件之一。

硒整流堆是一种新颖的半导体整流元件,和整流电子管比较,它具有效率高、使用寿命长、没有热丝 电源的消耗、结构简单坚固以及规格齐全等优点,因此在近代的电子仪器、充电设备以及接收设备里应用越来越广。大量生产硒整流堆对于发展无线电通信和厂播工作,很有作用。这里简单介绍一下它的作用原理和制造过程。

硒整流堆是由若干硒整流片按一定方式组合而成的。硒整流片具有明显的不对称导电性,图1是它的剖面图。图中1是铝板,2是一层很薄的金属铋,3是半导体层——硒层,4是合金层。铝板的作用是基片,铋层能降低铝极与硒层之间的过渡电阻,硒层本身不具有不对称导电性,但当硒层与合金层接触,并经过一定处理后,在这两层的交界处就形成了n型半导体——硒化镉,而硒本身是p型半导体,因而形成了p-n结。p-n结具有不对称的导电性,当电流从硒层流向合金层时,整流片的总电阻很小,而从相反方向流过时,整流片总电阻很大,顺向电阻与反向电阻之比约为数千到数万倍。

图1
图1 🔍原图 (288×423)

下面谈一谈硒整流堆的制造过程。要制造性能良好的硒整流堆,必须经过一系列的工艺过程,每一过程都应严格控制,尤其是对硒原材料的纯度要求很高。现按工序分别叙述如下:

清洗 铝板表面有油污时应该用三氯乙烯或汽油擦洗,直到油膜完全清除为止。铝板纯度要求不高。

喷砂 为了硒层能牢固地附着在铝板上,铝板要用压缩空气吹石英砂的办法来打毛,喷砂后要将残留在铝板上的石英砂灰清除干净。打毛不应太深,太深了制造出来的整流片容易被打穿;也不应太浅,否则硒层附着不牢。

烘干 将铝板放入烘箱中烘,驱除表面水份。

蒸铋 蒸发金属铋是在特殊的真空锅中进行的,铋只蒸发在铝板的一面上,为了达到高真空度,采用了油扩散泵,在铝板蒸上铋以后,一定要冷却半小时后才能放入空气,否则铋层极容易氧化,形成导电不良的氧化铋。

硒的纯化硒整流堆所用的硒纯度要求为99.992%,对供应来的粗硒要经过提纯才能应用。提纯又分化学方法与物理方法两种,化学提纯的方法是先将硒磨成细粉,溶解在亚硫酸钠的热溶液中,过滤后再冷却,硒便从溶液中析出。将沉淀出来的硒用蒸溜水多次冲洗,烘干后即得纯硒。此法若操作过程控制严格和容器清洁的话,可得到近于99.99%的纯硒,再将硒放在一真空设备中加热分溜,使沸点较高的杂质残留下来,硒的纯度又提高了一步,然后再在空气中加热使硒熔化,并长时间的搅伴,使硒中低沸点杂质再挥发掉,这样硒的提纯过程就算完毕。实验结果表明,硒中杂质以汞、砷、碲最为有害。

加溴 在纯净的硒中加入微量的溴,可以大大提高硒的导电率。

硒蒸发 将一面蒸好铋的铝板放在特殊的真空设备中再蒸上一层硒。

预热赋能 蒸发好的硒层是黑色无定形状态,它是绝缘体,为了使它结晶,要先在烘箱中加热。称为热赋能。

主热赋能 为了使硒层完全结晶(结晶硒是半导体),要在略低于硒的熔点的温度下加热约1小时,这一过程称为主热赋能。主热赋能的温度对整流片的性能有很大影响,应该控制得非常准确。

薰硫 将硒片通过一硫炉,炉内充满着硫蒸气,在硒片上便沉积了极薄的一层硫黄。

冲剪 将大张的硒片裁成各种大小的片型,冲剪时应该用无水酒精润滑模具,不能让油接触到硒片,并且应该特别注意清洁。

喷合金 将硒片用样板盖住,使中心孔周围和边缘被盖住,然后用金属喷枪在硒片上喷一层合金。合金应孩喷得细,而且还要均匀。这种合金是铋、锡镉三种低熔点金属,为了提高整流片反向性能,还在合金中加入少量的特种金属元素。

图2
图2 🔍原图 (850×679)

加截冲击 在整流片上加12-17伏的交流电压约1秒钟,使较薄弱的地方击穿,在击穿的地方由于硒转变为黑色绝缘体,故能避免击穿点短路。

电赋能 将整流片正极对地连接起来,加上一定的交流电压,电压是由低逐渐增高的,在电压的作用下,整流片通过一定的电流发热,于是在硒层和合金层之间便形成了p-n结,只有通过电赋能(或称形成)才能使整流片具有很高的反向电阻。

单片测量 将整流片按顺向和反向电流的大小,分为合格片与不合格片,只有合格片才能装配。如果整流片用于并联电路,还应该按顺向电阻的大小来分类,只有同级的片子才可以并联。

装配 将整流片按一定电路组成整流堆,整流堆的另件包括螺栓、螺母、弹簧垫圈、接触环、绝缘垫圈、绝缘管、焊片和间隔垫圈等(图2)。

图3
图3 🔍原图 (667×500)

喷漆 整流堆喷红色硝酸织维漆来防潮,这种漆膜在室温下很快就干燥了。

成品测试 测量整流堆的输出整流电压和反向漏电流,并且测试导电部分与螺栓间的绝缘耐压。

经过上述的工艺过程,硒整流堆便制造成功了。(袁富春)