ตัวเรียงกระแสที่ใช้คริสตัล

เครื่องตรวจจับแบบหนวดแมว

เครื่องตรวจจับหนวดแมวเป็นสารกึ่งตัวนำไดโอดชนิดที่เก่าแก่ที่สุด มักจะทำจากคริสตัลของกาลีนา(ไดอ๊อกไซด์ของตะกั่ว)กับลวดสปริงเบาสัมผัสพื้นผิวของมัน ประดิษฐ์คิดค้นโดย Jagadish จันทรา โบส และพัฒนาโดย GW Pickard ในราวปี 1906 ใช้เป็นตัวเรียงกระแสคลื่นวิทยุ ในเครื่องรับวิทยุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในสมัยแรก ที่เรียกว่าวิทยุคริสตัล ความเปราะบางและความจุของกระแสไฟฟ้าที่จำกัด ทำให้มันไม่เหมาะสำหรับนำไปใช้ในแหล่งจ่ายไฟ มันเริ่มกลายเป็นสิ่งล้าสมัยในราวปี 1920 แต่รุ่นที่ใหม่กว่าทำหน้าที่เป็นเครื่องตรวจจับและเครื่องผสมสัญญาณไมโครเวฟ ในเครื่องรับสัญญาณเรดาร์ระหว่างสงครามโลกครั้งที่ 2

ตัวเรียงกระแสแบบซีลีเนียมและทองแดงออกไซด์

ตัวเรียงกระแสแบบซีลีเนียม

ตัวเรียงกระแสแบบนี้ครั้งหนึ่งเคยเป็นอุปกรณ์ที่ใช้กันโดยทั่วไป จนกระทั่งถูกแทนที่ด้วยตัวเรียงกระแสที่ใช้ solid state ซิลิคอนที่ขนาดกะทัดรัดและราคาถูกกว่า อุปกรณ์นี้ใช้แผ่นโลหะเรียงกันเป็นชั้นๆ และใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำที่ทำด้วยซีลีเนียมหรือทองแดงออกไซด์[10]. ในขณะที่ตัวเรียงกระแสซีลีเนียมมีน้ำหนักเบาและใช้พลังงานน้อยกว่าตัวเรียงกระแสหลอดสุญญากาศ แต่มีข้อเสียที่อายุการใช้งานที่สั้น ความต้านทานสูงขึ้นตามอายุการใช้งานและเหมาะที่จะใช้กับความถี่ต่ำเท่านั้น อย่างไรก็ตามทั้งแบบซีลีเนียมและแบบทองแดงออกไซด์ มีความอดทนค่อนข้างดีต่อจากแรงดันไฟฟ้ากระชากสั้นๆ ดีกว่าตัวเรียงกระแสซิลิคอน

โดยปกติตัวเรียงกระแสแบบนี้ถูกสร้างขึ้นจากแผ่นโลหะที่ต่อกันแบบอนุกรม แต่ละแผ่นโลหะทำหน้าที่เป็นเซลล์ไฟฟ้ามีแรงดันประมาณ 20 โวลต์ ตัวชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์อาจใช้เพียงหนึ่ง เซลล์: แหล่งจ่ายไฟแรงดันสูงสำหรับหลอดสูญญากาศอาจมีหลายสิบแผ่นเรียงกัน ความหนาแน่นของกระแสของตัวเรียงกระแสที่ใช้ซีลีเนียมแบบระบายความร้อนด้วยอากาศหนึ่งชุดอยู่ที่ประมาณ 600 mA ต่อตารางนิ้ว(หรือประมาณ 90 mA ต่อตารางเซนติเมตร)

ไดโอดที่ใช้สารซิลิกอนและเจอร์เมเนียม

ในโลกสมัยใหม่, ซิลิคอนไดโอดเป็นตัวเรียงกระแสส่วนใหญ่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับแรงดันไฟฟ้าและพลังงานที่ต่ำ และมาแทนที่ไดโอดเจอร์เมเนียมที่ใช้ก่อนหน้านี้ สำหรับแรงดันไฟฟ้าและพลังงานที่สูงมาก ความสามารถในการควบคุมจึงเป็นสิ่งจำเป็นที่จะต้องมีเพิ่มในการปฏิบัติ ทำให้ซิลิคอนไดโอดธรรมดาถูกแทนที่ด้วย thyristors พลังงานสูง (ดูด้านล่าง) และญาติของแบบควบคุมประตูของพวกมัน

Thyristors (SCR) และซิลิกอนรุ่นใหม่พลังงานสูง

สองในสามของอุปกรณ์ชั้นของวาล์วทายริสเตอร์พลังงานสูง ที่ใช้สำหรับการส่งพลังงานทางไกลจากเขื่อนแมนิโทบาไฮโดร เปรียบเทียบกับระบบปรอทอาร์กจากเขื่อนเดียวกันข้างต้น

ในการใช้งานพลังงานสูงระหว่าปี 1975-2000 ตัวเรียงกระแสวาล์วปรอทอาร์กส่วนใหญ่ ถูกแทนที่ด้วยชั้นของ thyristors กำลังสูงมาก อุปกรณ์นี้เป็นประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำซิลิกอนเพิ่มอีกสองชั้นเมื่อเปรียบเทียบกับไดโอดธรรมดา

ในการใช้งานพลังงานขนาดกลาง แม้แต่ระบบเรียงกระแสแบบสารกึ่งตัวนำซิลิกอนแบบ ตัวแปลงแหล่งจ่ายแรงดัน(อังกฤษ: voltage sourced converter) หรือ VSC ที่ซับซ้อนและสมรรถนะสูง เช่นทรานซิสเตอร์สองขั้วประตูฉนวน (อังกฤษ: Insulated Gate Bipolar Transistor) หรือ IGBT และ thyristors ประตูเปิดปิด (อังกฤษ: Gate Turn-off Thyristor) หรือ GTO ได้ทำให้ระบบสายส่งกระแสตรงความดันสูงที่มีขนาดเล็กมีราคาประหยัด อุปกรณ์เหล่านี้ทั้งหมดทำงานเป็นตัวเรียงกระแส

ณ ปี 2009 มัน เป็นที่คาดว่า "สวิตช์ที่สลับด้วยตัวเอง"ซิลิกอนกำลังสูงเหล่านี้ หรือที่เฉพาะเจาะจงคือ IGBT และ thyristor ที่แปรเปลี่ยน(ที่เกี่ยวข้องกับ GTO) ที่เรียกว่า Integrated gate-commutated Thyristor (IGCT) จะเพิ่มความจุพลังงานไปยังจุดที่ในที่สุดมันจะเข้ามาแทนที่ thyristor ธรรมดา ที่ใช้ในวงจรเรียงกระแส AC สำหรับการส่งผ่านพลังงานสูงสุดของการใช้งาน DC[11].