Τρίοδος κενού

Υπάρχει ένας βραστήρας με κρύο νερό στο τραπέζι της κουζίνας. Τίποτα ασυνήθιστο δεν συμβαίνει, η επίπεδη επιφάνεια του νερού τρέμει ελαφρώς από τα βήματα κάποιου κοντά. Τώρα ας βάλουμε το τηγάνι στο μάτι της κουζίνας και όχι απλά να το βάλουμε, αλλά να ανάψουμε την πιο εντατική θέρμανση. Σύντομα οι υδρατμοί θα αρχίσουν να ανεβαίνουν από την επιφάνεια του νερού, μετά θα αρχίσει ο βρασμός, γιατί ακόμη και στο εσωτερικό της στήλης του νερού θα συμβεί εξάτμιση και τώρα το νερό βράζει ήδη, παρατηρείται έντονη εξάτμισή του.

Εδώ μας ενδιαφέρει περισσότερο η φάση του πειράματος όπου μόνο μια ελαφρά θέρμανση του νερού είχε ως αποτέλεσμα το σχηματισμό ατμού. Τι σχέση όμως έχει μια κατσαρόλα με νερό; Και παρά το γεγονός ότι παρόμοια πράγματα συμβαίνουν με την κάθοδο ενός σωλήνα ηλεκτρονίων, η συσκευή του οποίου θα συζητηθεί αργότερα.

Η κάθοδος ενός σωλήνα κενού αρχίζει να εκπέμπει ηλεκτρόνια εάν θερμανθεί στους 800-2000 ° C - αυτή είναι μια εκδήλωση της θερμιονικής ακτινοβολίας. Κατά τη διάρκεια της θερμικής ακτινοβολίας, η θερμική κίνηση των ηλεκτρονίων στο μέταλλο της καθόδου (συνήθως βολφράμιο) γίνεται αρκετά ισχυρή ώστε μερικά από αυτά να ξεπεράσουν τη λειτουργία ενεργειακής εργασίας και να φύγουν φυσικά από την επιφάνεια της καθόδου.

Για να βελτιωθεί η εκπομπή ηλεκτρονίων, οι κάθοδοι επικαλύπτονται με βάριο, στρόντιο ή οξείδιο του ασβεστίου. Και για την άμεση εκκίνηση της διαδικασίας θερμιονικής ακτινοβολίας, η κάθοδος με τη μορφή τρίχας ή κυλίνδρου θερμαίνεται με ένα ενσωματωμένο νήμα (έμμεση θέρμανση) ή από ένα ρεύμα που διέρχεται απευθείας από το σώμα της καθόδου (άμεση θέρμανση).

Η έμμεση θέρμανση είναι στις περισσότερες περιπτώσεις προτιμότερη γιατί ακόμα κι αν το ρεύμα πάλλεται στο κύκλωμα παροχής θέρμανσης, δεν θα μπορεί να δημιουργήσει σημαντικές διαταραχές στο ρεύμα ανόδου.

Ολόκληρη η περιγραφόμενη διαδικασία λαμβάνει χώρα σε μια εκκενωμένη φιάλη, μέσα στην οποία υπάρχουν ηλεκτρόδια, από τα οποία υπάρχουν τουλάχιστον δύο - η κάθοδος και η άνοδος. Παρεμπιπτόντως, οι άνοδοι κατασκευάζονται συνήθως από νικέλιο ή μολυβδαίνιο, λιγότερο συχνά από ταντάλιο και γραφίτη. Το σχήμα της ανόδου είναι συνήθως ένα τροποποιημένο παραλληλεπίπεδο.

Επιπρόσθετα ηλεκτρόδια — πλέγματα — μπορεί να υπάρχουν εδώ, ανάλογα με τον αριθμό των οποίων ο λαμπτήρας θα ονομάζεται δίοδος ή kenotron (όταν δεν υπάρχουν καθόλου πλέγματα), τρίοδος (αν υπάρχει ένα πλέγμα), τετρόδου (δύο πλέγματα ) ή μια πεντόδα (τρία πλέγματα).

Οι ηλεκτρονικοί λαμπτήρες για διαφορετικούς σκοπούς έχουν διαφορετικούς αριθμούς δικτύων, ο σκοπός των οποίων θα συζητηθεί περαιτέρω. Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, η αρχική κατάσταση του σωλήνα κενού είναι πάντα η ίδια: εάν η κάθοδος θερμανθεί αρκετά, σχηματίζεται γύρω της ένα «νέφος ηλεκτρονίων» από τα ηλεκτρόνια που διέφυγαν λόγω της θερμιονικής ακτινοβολίας.

Έτσι, η κάθοδος θερμαίνεται και ένα «σύννεφο» εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων αιωρείται ήδη κοντά της. Ποιες είναι οι δυνατότητες περαιτέρω εξέλιξης των γεγονότων; Αν σκεφτούμε ότι η κάθοδος είναι επικαλυμμένη με βάριο, στρόντιο ή οξείδιο του ασβεστίου και επομένως έχει καλή εκπομπή, τότε τα ηλεκτρόνια εκπέμπονται αρκετά εύκολα και μπορείς να κάνεις κάτι απτό με αυτά.

Πάρτε μια μπαταρία και συνδέστε τον θετικό πόλο της στην άνοδο της λάμπας και συνδέστε τον αρνητικό πόλο στην κάθοδο. Το νέφος ηλεκτρονίων θα απωθεί από την κάθοδο, υπακούοντας στον νόμο της ηλεκτροστατικής και θα σπεύσει σε ένα ηλεκτρικό πεδίο στην άνοδο - θα προκύψει ρεύμα ανόδου, καθώς τα ηλεκτρόνια στο κενό κινούνται αρκετά εύκολα, παρά το γεγονός ότι δεν υπάρχει αγωγός ως τέτοιος .

Παρεμπιπτόντως, εάν κάποιος σε μια προσπάθεια να πάρει μια πιο έντονη θερμιονική εκπομπή, αρχίσει να υπερθερμαίνει την κάθοδο ή να αυξήσει υπερβολικά την τάση της ανόδου, τότε η κάθοδος θα χάσει σύντομα εκπομπή. Είναι σαν να βράζει νερό από μια κατσαρόλα που έχει μείνει ανοιχτή πολύ υψηλή ζέστη.

Τώρα ας προσθέσουμε ένα επιπλέον ηλεκτρόδιο μεταξύ της καθόδου και της ανόδου (με τη μορφή σύρματος τυλιγμένο με τη μορφή πλέγματος στα πλέγματα) - ένα πλέγμα. Αποδεικνύεται όχι δίοδος, αλλά τρίοδος. Και εδώ υπάρχουν επιλογές για τη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων. Εάν το πλέγμα συνδέεται απευθείας με την κάθοδο, τότε δεν θα παρεμβαίνει καθόλου στο ρεύμα της ανόδου.

Εάν μια ορισμένη (μικρή σε σύγκριση με την τάση της ανόδου) θετική τάση από μια άλλη μπαταρία εφαρμοστεί στο δίκτυο, τότε θα προσελκύσει ηλεκτρόνια από την κάθοδο προς τον εαυτό του και θα επιταχύνει κάπως τα ηλεκτρόνια που πετούν προς την άνοδο, περνώντας τα περαιτέρω μέσα από τον εαυτό της - στην άνοδος. Εάν εφαρμοστεί μια μικρή αρνητική τάση στο δίκτυο, θα επιβραδύνει τα ηλεκτρόνια.

Εάν η αρνητική τάση είναι πολύ μεγάλη, τα ηλεκτρόνια θα παραμείνουν να επιπλέουν κοντά στην κάθοδο, αποτυγχάνοντας να διασχίσουν καθόλου το πλέγμα και ο λαμπτήρας θα κλειδωθεί. Εάν εφαρμοστεί υπερβολική θετική τάση στο δίκτυο, θα τραβήξει τα περισσότερα από τα ηλεκτρόνια στον εαυτό του και δεν θα τα περάσει στην κάθοδο, έως ότου η λυχνία μπορεί τελικά να χαλάσει.

Έτσι, ρυθμίζοντας σωστά την τάση του δικτύου, είναι δυνατός ο έλεγχος του μεγέθους του ρεύματος ανόδου της λάμπας χωρίς να επηρεάζεται απευθείας η πηγή της τάσης ανόδου. Και αν συγκρίνουμε την επίδραση στο ρεύμα της ανόδου αλλάζοντας την τάση απευθείας στην άνοδο και αλλάζοντας την τάση στο δίκτυο, τότε είναι προφανές ότι η επιρροή μέσω του δικτύου είναι λιγότερο ενεργειακά δαπανηρή, και αυτή η αναλογία ονομάζεται κέρδος του λάμπα:

Η κλίση του χαρακτηριστικού I — V ενός σωλήνος ηλεκτρονίων είναι ο λόγος της μεταβολής του ρεύματος ανόδου προς τη μεταβολή της τάσης του δικτύου σε σταθερή τάση ανόδου:

Γι' αυτό το δίκτυο αυτό ονομάζεται δίκτυο ελέγχου. Με τη βοήθεια ενός δικτύου ελέγχου, λειτουργεί μια τρίοδος, η οποία χρησιμοποιείται για την ενίσχυση των ηλεκτρικών ταλαντώσεων σε διαφορετικές περιοχές συχνοτήτων.

Ένα από τα δημοφιλή τρίοδα είναι το διπλό τρίοδο 6N2P, το οποίο εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σε στάδια οδήγησης (χαμηλού ρεύματος) ενισχυτών ήχου υψηλής ποιότητας (ULF).