整流器

整流器 (Rectifier)
國立臺灣大學物理學系 陳昱璟

整流器 (Rectifier) 是一種將交流電轉變成直流電的電子設備。廣義上來說，整流器可以有很多種形態，除了由多個電子元件構成的整流電路之外，如固態二極體、真空管二極體等等也可用來整流。

圖一、常見手機之充電器。（本文作者陳昱璟攝）

整流器提供了很多種的應用：如電源充電器，因為電力公司提供的電源皆為交流電，無法直接對電子設備進行充電，因此我們日常生活中的手機、電腦充電器皆有整流器在裡面（如圖一）。此外，整流器也應用在調幅無線電波的檢波上，藉由調整電容以及負載電阻，來調節輸出的訊號，像是早期的礦石收音機中，將「貓鬚 (cat’s whisker)」的金屬線連接方鉛礦上，即可構成點接觸整流器 (point-contact rectifier)。而在電力運輸上，整流器也用於高壓直流電力傳輸，將原本傳輸用的交流電轉變成直流電，比起原先交流電傳輸有不同的優勢。

圖二、半波整流之簡單電路圖以及輸入與輸出波形。（本文作者陳昱璟攝）

常見的整流器可分為兩個形式：半波整流以及全波整流。半波整流（如圖二）中通常包含一個二極體，只有一半的波形可以通過二極體輸出，令一半的波形則會被阻擋。而全波整流通常包含多個二極體，可將完整的輸入波形轉變成單一方向，優點是輸出的電壓較高，並且根據二極體的配置方式分為兩種形式：橋式整流（如圖三）以及中心抽頭（如圖四）。橋式整流不需使用具有中心抽頭的變壓器，但需使用四個二極體；而中心抽頭式則只需使用兩個二極體，不過達到相同的電壓需要兩倍的變壓器，現今較少使用。除了常見的整流器之外，也有很多複雜的整流器用於特殊的用途上，例如：高速整流器、單分子整流器等等。

圖三、全波整流（橋式）之簡單電路圖以及輸入與輸出波形。（本文作者陳昱璟攝）

圖四、全波整流（中心抽頭式）之簡單電路圖以及輸入與輸出波形。（本文作者陳昱璟攝）

由於整流器輸出的直流電並不是穩定的直流電，為了使輸出的直流電能夠穩定、不波動，通常會在整流器的輸出端加上濾波器，以達到電壓平滑化，而最常見的形式為加上濾波電容，或稱作平滑電容。若要進一步減少輸出的漣漪，可再加上穩壓器，應付輸入端電壓瞬間的變化。

參考文獻

1. Rectifier —https://en.wikipedia.org/wiki/Rectifier
2. Neamen D. A. (2007), Microelectronics (4th ed.), McGraw-Hill.