مقوم السيلينيوم

مقوم السيلينيوم هو نوع من مقومات المعادن ، تم اختراعه عام 1933. ^{[ 1 ]} استُخدمت هذه المقومات في مصادر الطاقة للأجهزة الإلكترونية وفي تطبيقات شواحن البطاريات عالية التيار حتى حلت محلها مقومات ثنائي السيليكون في أواخر الستينيات. وكان ظهور المولد الكهربائي في بعض السيارات نتيجةً لمقومات السيليكون المدمجة منخفضة التكلفة وعالية التيار. كانت هذه الوحدات صغيرة بما يكفي لوضعها داخل علبة المولد، على عكس وحدات السيلينيوم التي سبقت أجهزة السيليكون.

لاحظ براون وشوستر وسيمنز خصائص التقويم للسيلينيوم، من بين أشباه موصلات أخرى، بين عامي 1874 و1883. ^{[ 2 ]} كما لاحظ آدمز وداي الخصائص الكهروضوئية والتقويمية للسيلينيوم في عام 1876 ^{[ 3 ]} ، وسي إي فيتس حوالي عام 1886، ولكن لم تُصنع أجهزة التقويم العملية بشكل روتيني حتى ثلاثينيات القرن العشرين. وبالمقارنة مع مقوم أكسيد النحاس السابق ، يمكن لخلية السيلينيوم تحمل جهد أعلى، ولكن بسعة تيار أقل لكل وحدة مساحة. ^{[ 4 ]}

تُصنع مقومات السيلينيوم من طبقات متراصة من صفائح الألومنيوم أو الفولاذ المطلية بطبقة من البزموت أو النيكل بسمك 1 ميكرومتر تقريبًا . تُرسّب طبقة أكثر سمكًا من السيلينيوم (50 إلى 60 ميكرومتر) مُطعّمة بالهالوجين فوق طبقة المعدن الرقيقة . ثم يُحوّل السيلينيوم إلى شكل رمادي متعدد البلورات (سداسي) عن طريق التلدين . يتشكل سيلينيد الكادميوم من تفاعل السيلينيوم مع سبيكة القصدير والكادميوم، ويُشكّل الوصل غير المتجانس CdSe-Se الوصلة التقويمية النشطة. تستطيع كل صفيحة تحمّل حوالي 20 فولت في الاتجاه المعاكس . تعمل المربعات أو الأقراص المعدنية أيضًا كمشتتات حرارية ، بالإضافة إلى كونها مكانًا لتثبيت أقراص السيلينيوم. يمكن تكديس الصفائح بشكل غير محدود لتحمّل فولتيات أعلى. تم استخدام أكوام من آلاف الأقراص السيلينيومية المصغرة كمقومات جهد عالي في أجهزة التلفزيون وآلات التصوير .  

تتميز مقومات السيلينيوم بقدرتها على تحمل الأحمال الزائدة المتكررة الكبيرة دون الحاجة إلى تدابير وقائية خاصة. وهي شائعة الاستخدام في مقومات الطلاء الكهربائي التي تقل سعتها عن 200,000  أمبير، وفي أجهزة الترسيب الكهروستاتيكي التي تعمل بجهد يتراوح بين 30 و100  كيلوفولت ^{[ 5 ].}

استُخدمت هذه التقنية في أجهزة الراديو والتلفزيون من عام 1947 إلى عام 1975 تقريبًا لتوفير جهد لوحة يصل إلى بضع مئات من الفولتات. كانت كفاءة مقومات الصمامات المفرغة 60% فقط مقارنةً بكفاءة مقومات السيلينيوم التي بلغت 85%، ويعود ذلك جزئيًا إلى أن مقومات الصمامات المفرغة كانت تتطلب تسخينًا. لا تحتاج مقومات السيلينيوم إلى وقت تسخين، على عكس مقومات التفريغ العالي. كما كانت مقومات السيلينيوم أرخص وأسهل في التحديد والتركيب من الصمامات المفرغة. مع ذلك، استُبدلت لاحقًا بثنائيات السيليكون ذات الكفاءة العالية (تقارب 100% عند الفولتيات العالية). تتميز مقومات السيلينيوم بقدرتها على العمل كمحددات للتيار، مما يوفر حماية مؤقتة للمقوم أثناء حدوث قصر في الدائرة، ويوفر تيارًا ثابتًا لشحن البطاريات.

يُقارب حجم مُقوِّم السيلينيوم حجم مُقوِّم أكسيد النحاس، ولكنه أكبر بكثير من ثنائي السيليكون أو الجرمانيوم. يتمتع مُقوِّم السيلينيوم بعمر افتراضي طويل، وإن لم يكن غير محدود، يتراوح بين 60,000 و100,000 ساعة، وذلك حسب تصنيفه وظروف التبريد. قد يُظهر المُقوِّم بعض التدهور في خصائصه بعد التخزين لفترات طويلة. ^{[ 6 ]} تتحمل كل خلية جهدًا عكسيًا يصل إلى 25 فولتًا تقريبًا، ويبلغ انخفاض الجهد الأمامي فيها حوالي 1 فولت، مما يحد من كفاءتها عند الفولتيات المنخفضة. يبلغ الحد الأقصى لدرجة حرارة تشغيل مُقوِّم السيلينيوم 130  درجة مئوية، وهو غير مناسب للدوائر عالية التردد. ^{[ 7 ]}

كانت مقومات السيلينيوم ذات عمر افتراضي أقصر من المأمول. في المراحل الأولى من العطل، تُنتج كمية قليلة من غاز ذي رائحة حلوة، تُوصف أحيانًا بأنها "حلوة بشكل مُنفر". عند هذه النقطة، تكاد خصائص التقويم تختفي تمامًا، مما يسمح بتسرب الجهد العكسي عبر المقوم. خلال العطل الكارثي، تُنتج كميات كبيرة من سيلينيد الهيدروجين ذي الرائحة الكريهة والسمية العالية ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]،} مما يُساعد فني الصيانة على تحديد المشكلة. كان نمط العطل الأكثر شيوعًا هو الزيادة التدريجية في المقاومة الأمامية، مما يزيد من انخفاض الجهد الأمامي ويُقلل من كفاءة المقوم. خلال ستينيات القرن الماضي، بدأت مقومات السيليكون تحل محلها ، والتي تميزت بانخفاض أقل في الجهد الأمامي، وتكلفة أقل، وموثوقية أعلى. ^{[ 11 ]}

في عام 1961، بدأت شركة IBM بتطوير عائلة من الدوائر المنطقية الحاسوبية منخفضة السرعة ^{[ 12 ]} ، والتي استخدمت ثنائيات السيلينيوم ذات خصائص مشابهة للسيليكون، ولكن بتكلفة أقل من سنت واحد. كانت أقسام تطوير الأجهزة الطرفية تتوق إلى خفض التكلفة، ولم تكن السرعة ضرورية. كان من الممكن ثقب أقراص بقطر 3.175 مم (1/8 بوصة) من صفيحة من ثنائي السيلينيوم. زعمت شركة جنرال إلكتريك أنها قادرة على تصنيع ثنائيات سيلينيوم موثوقة. تم التوصل إلى تصميم لدائرة DDTL بمستويين من منطق الثنائيات، تغذي كل منهما ترانزستورًا واحدًا مصنوعًا من سبيكة ، دون الحاجة إلى مقاومة إدخال متسلسلة أو مكثف تسريع. سُميت هذه العائلة SMAL ^{[ 13 ]} أو SMALL، اختصارًا لـ "منطق سبيكة مصفوفة السيلينيوم". تبين أن ترانزستور السبيكة سريع جدًا بالنسبة لسرعة استعادة ثنائي السيلينيوم . لحل هذه المشكلة، تم توصيل ثنائي سيلينيوم حول قاعدة الباعث لإبطائه. كان المنطق ثنائي المستوى مشابهًا لمصفوفة المنطق القابلة للبرمجة (PLA) التي ستُطرح في السوق بعد سنوات عديدة. كان من الممكن تحقيق أي وظيفة منطقية ثابتة تقريبًا تُنتج مخرجًا واحدًا باستخدام ترانزستور واحد وعدد قليل من الثنائيات الرخيصة. بعد عدة سنوات، تبيّن أن ثنائيات السيلينيوم غير موثوقة، فاستُبدلت بثنائيات السيليكون. وتم تغليف هذه العائلة المنطقية على بطاقات SMS . ^{[ 13 ]}

• دليل مقوم السيلينيوم FT ؛ الطبعة الثانية؛ شركة الاتصالات والراديو الفيدرالية؛ 80 صفحة؛ 1953. (أرشيف)
• دليل مقوم السيلينيوم ST ؛ الطبعة الأولى؛ ساركيس تارزيان؛ 80 صفحة؛ 1950. (أرشيف)