Vakuová trioda

Na kuchyňském stole je varná konvice se studenou vodou. Neděje se nic mimořádného, ​​rovná hladina vody se jen lehce chvěje od něčích kroků poblíž. Nyní dáme pánev na sporák a nejen ji přiložíme, ale zapneme nejintenzivnější ohřev. Brzy začne z povrchu vody stoupat vodní pára, pak začne vařit, protože i v nitru vodního sloupce dojde k odpařování a nyní se voda již vaří, je pozorováno její intenzivní odpařování.

Zde nás nejvíce zajímá fáze experimentu, kdy pouze mírné zahřátí vody vedlo k tvorbě páry. Ale co s tím má společného hrnec s vodou? A to přesto, že podobné věci se dějí i s katodou elektronky, o jejímž zařízení bude řeč později.

Katoda vakuové trubice začne emitovat elektrony, pokud je zahřátá na 800-2000 ° C — to je projev termionického záření. Během tepelného záření se tepelný pohyb elektronů v kovu katody (obvykle wolframu) stává dostatečně silným na to, aby některé z nich překonaly funkci energetické práce a fyzicky opustily povrch katody.

Pro zlepšení emise elektronů jsou katody potaženy oxidem barya, stroncia nebo vápníku. A pro přímou iniciaci procesu termionického záření je katoda ve formě vlasu nebo válce ohřívána vestavěným vláknem (nepřímý ohřev) nebo proudem přímo procházejícím tělem katody (přímý ohřev).

Nepřímý ohřev je ve většině případů výhodnější, protože i když proud pulzuje v okruhu napájení topení, nebude schopen vytvářet významné poruchy v anodovém proudu.

Celý popsaný proces probíhá ve vakuové baňce, uvnitř které jsou elektrody, z nichž jsou minimálně dvě - katoda a anoda. Mimochodem, anody jsou obvykle vyrobeny z niklu nebo molybdenu, méně často z tantalu a grafitu. Tvar anody je obvykle upravený rovnoběžnostěn.

Mohou zde být přítomny další elektrody — mřížky — v závislosti na jejich počtu se bude lampa nazývat dioda nebo kenotron (pokud mřížky nejsou vůbec), trioda (pokud existuje jedna mřížka), tetroda (dvě mřížky ) nebo pentoda (tři mřížky).

Elektronické lampy pro různé účely mají různé počty sítí, jejichž účel bude diskutován dále. Tak či onak je výchozí stav elektronky vždy stejný: je-li katoda dostatečně zahřátá, vytvoří se kolem ní «elektronový mrak» z elektronů, které unikly v důsledku termionického záření.

Katoda se tedy zahřeje a v její blízkosti se již vznáší „mrak“ emitovaných elektronů. Jaké jsou možnosti dalšího vývoje akcí? Pokud uvážíme, že katoda je potažena oxidem barya, stroncia nebo vápníku a má tedy dobrou emisi, pak jsou elektrony emitovány celkem snadno a dá se s nimi něco hmatatelného udělat.

Vezměte baterii a připojte její kladný pól k anodě lampy a záporný pól ke katodě. Elektronový mrak se podle elektrostatického zákona odrazí od katody a vrhne se v elektrickém poli k anodě - vznikne anodový proud, protože elektrony ve vakuu se pohybují poměrně snadno, přestože neexistuje žádný vodič jako takový. .

Mimochodem, pokud se při pokusu o intenzivnější termionickou emisi začne přehřívat katoda nebo nadměrně zvýší anodové napětí, pak katoda brzy ztratí emisi. Je to jako vařit vodu z hrnce, který zůstal zapnutý. velmi vysoké teplo.

Nyní přidáme mezi katodu a anodu přídavnou elektrodu (ve formě drátu navinutého ve formě mřížky na mřížky) - mřížku. Ukázalo se, že to není dioda, ale trioda. A zde jsou možnosti pro chování elektronů. Pokud je mřížka přímo připojena ke katodě, nebude to vůbec rušit anodový proud.

Pokud je do sítě přivedeno určité (ve srovnání s anodovým napětím malé) kladné napětí z jiné baterie, pak přitáhne elektrony z katody k sobě a poněkud urychlí elektrony letící k anodě a propustí je dále přes sebe - do anoda. Pokud se na mřížku přivede malé záporné napětí, zpomalí elektrony.

Pokud je záporné napětí příliš velké, elektrony zůstanou plavat v blízkosti katody a vůbec neprojdou mřížkou a lampa se zablokuje. Pokud je na mřížku přivedeno nadměrné kladné napětí, přitáhne většinu elektronů k sobě a nepřenese je na katodu, dokud se lampa konečně nezničí.

Správným nastavením síťového napětí je tedy možné řídit velikost anodového proudu výbojky bez přímého působení na zdroj anodového napětí. A pokud porovnáme vliv na anodový proud změnou napětí přímo na anodě a změnou napětí v síti, pak je zřejmé, že ovlivnění sítí je energeticky méně nákladné a tento poměr se nazývá zesílení svítilna:

Sklon I-V charakteristiky elektronky je poměr změny anodového proudu ke změně síťového napětí při konstantním anodovém napětí:

Proto se tato síť nazývá řídicí síť. Pomocí řídicí sítě funguje trioda, která slouží k zesilování elektrických kmitů v různých frekvenčních rozsazích.

Jednou z populárních triod je duální trioda 6N2P, která se dodnes používá v budičových (slaboproudých) stupních kvalitních audio zesilovačů (ULF).