Vákuová trióda

Na kuchynskom stole je rýchlovarná kanvica so studenou vodou. Nič výnimočné sa nedeje, rovná hladina vody sa len mierne chveje od niečích krokov v blízkosti. Teraz položme panvicu na sporák a nielenže ju priložíme, ale zapneme najintenzívnejší ohrev. Čoskoro začne z povrchu vody stúpať vodná para, potom začne vrieť, pretože aj vo vnútri vodného stĺpca dôjde k vyparovaniu a teraz už voda vrie, pozoruje sa jej intenzívne vyparovanie.

Tu nás najviac zaujíma fáza experimentu, kde len miernym zahriatím vody došlo k tvorbe pary. Ale čo s tým má spoločné hrniec s vodou? A to aj napriek tomu, že podobné veci sa dejú aj s katódou elektrónovej trubice, o ktorej zariadení bude reč neskôr.

Katóda vákuovej trubice začne emitovať elektróny, ak sa zahreje na 800-2000 ° C - to je prejav termionického žiarenia. Počas tepelného žiarenia sa tepelný pohyb elektrónov v kove katódy (zvyčajne volfrámu) stáva dostatočne silným na to, aby niektoré z nich prekonali funkciu energetickej práce a fyzicky opustili povrch katódy.

Na zlepšenie emisie elektrónov sú katódy potiahnuté oxidom bária, stroncia alebo vápnika. A pre priamu iniciáciu procesu termionického žiarenia je katóda vo forme vlasu alebo valca zahrievaná vstavaným vláknom (nepriamy ohrev) alebo prúdom priamo prechádzajúcim telom katódy (priamy ohrev).

Nepriamy ohrev je vo väčšine prípadov výhodnejší, pretože aj keď prúd pulzuje v napájacom okruhu vykurovania, nebude schopný spôsobiť výrazné poruchy v anódovom prúde.

Celý popísaný proces prebieha vo evakuovanej banke, vo vnútri ktorej sú elektródy, z ktorých sú minimálne dve - katóda a anóda. Mimochodom, anódy sú zvyčajne vyrobené z niklu alebo molybdénu, menej často z tantalu a grafitu. Tvar anódy je zvyčajne upravený rovnobežnosten.

Môžu sa tu nachádzať ďalšie elektródy - mriežky - v závislosti od počtu, ktorých sa lampa bude nazývať dióda alebo kenotron (keď neexistujú žiadne mriežky), trióda (ak existuje jedna mriežka), tetroda (dve mriežky ) alebo pentóda (tri mriežky).

Elektronické lampy na rôzne účely majú rôzny počet sietí, ktorých účel bude diskutovaný ďalej. Tak či onak je počiatočný stav vákuovej trubice vždy rovnaký: ak je katóda dostatočne zahriata, vytvorí sa okolo nej «elektrónový oblak» z elektrónov, ktoré unikli v dôsledku termionického žiarenia.

Katóda sa teda zahrieva a v jej blízkosti sa už vznáša „oblak“ emitovaných elektrónov. Aké sú možnosti ďalšieho vývoja udalostí? Ak vezmeme do úvahy, že katóda je potiahnutá oxidom bária, stroncia alebo vápnika a má teda dobrú emisiu, potom sa elektróny emitujú celkom ľahko a môžete s nimi niečo hmatateľné urobiť.

Vezmite batériu a pripojte jej kladný pól k anóde lampy a záporný pól pripojte ku katóde. Elektrónový oblak sa podľa elektrostatického zákona odrazí od katódy a vrhne sa v elektrickom poli k anóde - vznikne anódový prúd, pretože elektróny vo vákuu sa pohybujú pomerne ľahko, napriek tomu, že neexistuje žiadny vodič ako taký. .

Mimochodom, ak sa v snahe dosiahnuť intenzívnejšiu termionickú emisiu začne prehrievať katóda alebo nadmerne zvýši anódové napätie, potom katóda čoskoro stratí emisiu. Je to ako vriaca voda z hrnca, ktorý zostal zapnutý. veľmi vysoké teplo.

Teraz pridajme medzi katódu a anódu prídavnú elektródu (vo forme drôtu navinutého vo forme mriežky na mriežkach) - mriežku. Ukazuje sa, že to nie je dióda, ale trióda. A tu sú možnosti správania sa elektrónov. Ak je mriežka priamo pripojená ku katóde, nebude to vôbec rušiť anódový prúd.

Ak sa do siete privedie určité (malé v porovnaní s anódovým napätím) kladné napätie z inej batérie, potom pritiahne elektróny z katódy k sebe a trochu urýchli elektróny letiace na anódu a prejde ich ďalej cez seba - do anóda. Ak sa na mriežku privedie malé záporné napätie, elektróny sa spomalia.

Ak je záporné napätie príliš veľké, elektróny zostanú plávať v blízkosti katódy, pričom vôbec neprekročia mriežku a lampa sa zablokuje. Ak sa na mriežku privedie nadmerné kladné napätie, pritiahne väčšinu elektrónov k sebe a neprenesie ich na katódu, kým sa lampa konečne nezničí.

Správnym nastavením sieťového napätia je teda možné riadiť veľkosť anódového prúdu lampy bez toho, aby pôsobilo priamo na zdroj anódového napätia. A ak porovnáme vplyv na anódový prúd zmenou napätia priamo na anóde a zmenou napätia v sieti, potom je zrejmé, že vplyv cez sieť je energeticky menej nákladný a tento pomer sa nazýva zisk lampa:

Sklon I-V charakteristiky elektrónky je pomer zmeny anódového prúdu k zmene sieťového napätia pri konštantnom anódovom napätí:

Preto sa táto sieť nazýva riadiaca sieť. Pomocou riadiacej siete funguje trióda, ktorá slúži na zosilnenie elektrických kmitov v rôznych frekvenčných rozsahoch.

Jednou z populárnych triód je duálna trióda 6N2P, ktorá sa dodnes používa v budiacich (nízkoprúdových) stupňoch kvalitných audio zosilňovačov (ULF).