Gleichrichter

Stromwender; Stromrichter

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Gleich|rich|ter 〈m. 3〉

1. Gerät zum Umwandeln von Wechselstrom in Gleichstrom, Stromrichter

2. \Gleichrichter für Strömungen Anordnung, die einen Gas- od. Flüssigkeitsstrom von Geschwindigkeitskomponenten quer zur Fließrichtung befreit

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Gleich|rich|ter, der (Elektrot.):

Gerät zum Gleichrichten.

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I

Gleichrichter,

 

elektrotechnisches Bauteil, das Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt. Ein einfacher Gleichrichter ist nichts anderes als eine Diode. Sie lässt den Strom nur in einer Richtung durch, in der anderen sperrt sie. Anspruchsvollere Gleichrichter bestehen aus einer geeigneten Diodenschaltung, mit der sich beide Richtungsanteile von Wechselstrom gleichrichten lassen. Die Welligkeit des gleichgerichteten Stroms wird gewöhnlich mithilfe von Kondensatoren und sog. Drosseln vermindert.

II

Gleichrichter,

 

elektronische Geräte, Bauelemente oder Schaltungen zur Umwandlung (Gleichrichtung) von Wechselstrom in (pulsierenden) Gleichstrom unter Benutzung von Schaltelementen, die aufgrund ihrer elektrischen »Ventilwirkung« den elektrischen Strom nur (oder vorwiegend) in einer Richtung hindurchlassen, in der anderen Richtung hingegen entsprechend sperren, wobei sich bei geeigneter Schaltungsart beide Halbwellen einer Periode gleichrichten lassen. Jede Gleichrichterschaltung liefert einen Gleichstrom, dem ein Wechselstromanteil überlagert ist. Dieser überlagerte Anteil (Welligkeit oder Restbrumm genannt) kann mithilfe von Drosseln und Kondensatoren vermindert werden.

 

Die elektromechanischen, Elektrolyt- und Röhrengleichrichter sind inzwischen völlig von Halbleitergleichrichtern verdrängt worden.

 

Halbleitergleichrichter beruhen auf der Gleichrichterwirkung von Sperrschichten an Halbleitergrenzflächen. Zu den ältesten dieser Sperrschichtgleichrichtern zählen die bis in die 1950er-Jahre verwendeten Kupferoxydul- und Selengleichrichter, bei denen eine Schottky-Barriere zwischen einer p- oder n-leitenden Halbleiterschicht und einem metallischen Leiter den Gleichrichtereffekt bewirkte. Beim Kupferoxydulgleichrichter bestand ein Gleichrichterelement aus einer Kupferplatte, die einseitig oberflächlich zu Kupferdioxid (Cu₂O) oxidiert ist; auf die Cu₂Ost-Schicht wurde eine Bleiplatte gepresst. Die Sperrspannung der zwischen Cu und Cu₂O liegenden Sperrschicht betrug etwa 5 V. Beim Selengleichrichter war in jedem Gleichrichterelement auf eine metallene Trägerplatte eine etwa 50 μ m dicke Selenschicht aufgepresst oder aufgedampft und mit einer Schicht (Deckelelektrode) aus Wood-Metall oder einer Bi-Sn-Cd-Legierung abgedeckt. Die Sperrschicht befand sich in der Übergangsschicht zwischen dem Selen und dem sich in der Deckelelektrode bildenden CdSe; ihre Sperrspannung betrug maximal 18 V, wobei der Stromdurchgang in der Richtung von der Trägerplatte zur Deckelelektrode erfolgte.

 

Die Fortschritte der Halbleitertechnik führten zur Entwicklung von Sperrschichtgleichrichtern mit zuerst Germanium-, später mit Siliciumdioden, bei denen die Gleichrichterwirkung durch den p-n-Übergang zwischen einer p- und einer n-leitenden Halbleiterschicht bewirkt wird. Heute werden derartige Gleichrichterdioden wegen ihrer geringen Größe, ihrer kleinen Spannungsverluste und ihrer mechanischen Unempfindlichkeit in fast allen Gleichrichterschaltungen und Stromrichtern der Leistungselektronik verwendet. Für größere Leistungen werden auch p-i-n-Dioden und Halbleiterdioden mit einer p-s-n-Sperrschicht sowie als steuerbare Gleichrichter die seit Mitte der 60er-Jahre die Grundlage für die Geräteentwicklung der Leistungselektronik darstellenden Thyristoren eingesetzt.

 

Gleichrichterschaltungen:

 

Nach Art der Schaltungsanordnung unterscheidet man zwischen Einweggleichrichter, die nur eine der beiden Halbschwingungen einer Periode ausnutzen, und Zweiweggleichrichter, bei der beide Halbschwingungen verarbeitet werden. Zu den Zweiweg-Gleichrichterschaltungen zählen die Mittelpunktschaltung und die bei Brückengleichrichtern verwendete Brückenschaltung (zum Teil auch als Graetz-Schaltung bezeichnet). Der Einweggleichrichter stellt die einfachste Gleichrichterschaltung dar, hat dafür jedoch den geringsten Gleichstromanteil, da nur jede zweite Halbwelle einen Beitrag liefern kann. Die Mittelpunktschaltung benötigt einen Transformator mit sekundärseitiger Mittelanzapfung und zwei Dioden, der Brückengleichrichter kommt ohne Transformator aus, benötigt jedoch vier Dioden. Zur Glättung des pulsierenden Gleichstroms, der von den Schaltungen geliefert wird, verwendet man eine Siebschaltung aus Ladekondensator, Drossel und Siebkondensator. - Darüber hinaus gibt es noch Gleichrichterschaltungen zur Spannungsvervielfachung, z. B. die Kaskadenschaltung.

 

Gleichrichterschaltungen (besonders in Form von Brückenschaltungen) befinden sich in Netzgeräten, die der Stromversorgung elektronischer Geräte (z. B. Verstärker, Rundfunkempfänger, Taschenrechner, Ladegeräte für Akkumulatoren) dienen. In der Hochfrequenz-, Sende- und Empfangstechnik werden Gleichrichterschaltungen zur Demodulation eingesetzt, in der elektrischen Energietechnik sind sie als Stromrichter wichtig.

 

Literatur:

 

D. Nührmann: Stromversorgungs-Praxis. Transformatoren, G.- u. Stabilisierungsschaltungen (1987).

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Gleich|rich|ter, der (Elektrot.): Gerät zum Gleichrichten.