Полупроводниковые выпрямители служат для выпрямления переменного тока в постоянный, который применяют на башенных кранах для питания обмоток возбуждения тормозных машин и тормозных электромагнитов, цепей управления катушек контакторов и цепей управления магнитных усилителей, для динамического торможения асинхронных двигателей, а также для питания цепей ограничителей грузоподъемности и анемометров.

Полупроводниками называются материалы, занимающие промежуточное положение между проводниками и непроводниками электрического тока. В схеме башенных кранов применяют селеновые, германиевые и кремниевые выпрямители.

Рис. 82. Полупроводниковые выпрямители: а — селеновый элемент, б — столб селенового выпрямителя, в— германиевый диод, г— структурная схема тиристора, д— разрез тиристора; 1 — алюминиевая пластина, 2 — слой висмута, 3 — слой селена, 4 — область проводимости, 5 — сплав: олова и кадмия, 6 — контактный зажим, 7 — селеновый элемент, 8 — шпилька, 9 — корпус, 10 — изолятор, 11, 15— верхний электрод, 12 — капля индия, 13 — пластинка германия, 14, 16 — нижний электрод 17 — управляющий электрод

У селенового элемента (рис. 82, а) опорным электродом служит алюминиевая пластина 1, покрытая слоем висмута 2. На пластину наносится слой аморфного селена 3, подвергнутый термообработке и осерненню, который обладает дырочной проводимостью (р-проводимость). Сверху этого слоя наносится сплав олова и кадмия 5. Атомы кадмия проникают в слой селена и играют роль донорной примеси, образуя в селене слой селенида кадмия 4, обладающий электронной проводимостью (п-проводимостью). Следовательно, внутри селена создается переход р—п, обладающий вентильными свойствами. Благодаря этому слою селеновый элемент пропускает ток в одном направлении (прямом) — от алюминиевой пластины к сплаву олова с кадмием и не пропускает его в обратном направлении.

Селеновые элементы 7 собирают на шпильках 8 в столбы (рис. 82, б). Для включения в цепь столбы имеют контактные зажимы 6.

Основой германиевого диода (рис. 82, в) служит пластинка из кристаллического германия 13 с примесью сурьмы или мышьяка, обладающего «-проводимостью. Пластинка 13 спаяна с каплей индия 12. В результате диффузии атомы индия проникают в германиевую пластинку и образуют в ней слой с р-проводимостью (дырочной). Выпрямитель помещается в герметизированный корпус 9 с выводами-электродами 11 и 14. Неуправляемый кремниевый выпрямитель (диод) состоит из слоя кристаллического кремния с примесью фосфора или сурьмы («-проводимость), сплавленного с пластиной алюминия. В результате диффузии алюминия в кремнии образуется слой с р-проводимостью. Управляемый кремниевый выпрямитель (тиристор) имеет четырехслойную монокристаллическую структуру типа п—р—п—р и отдельный управляющий электрод (рис. 82, г, д).

Под действием прикладываемого к управляющему электроду небольшого входного напряжения можно изменять проводимость тиристора в прямом направлении от полностью непроводящего состояния (тиристор закрыт) до полностью проводящего (тиристор открыт). Кремниевые диоды и тиристоры выполняются на большие токи (десятки и сотни ампер) и в схемах кранового электропривода устанавливаются в силовых цепях.