อุปกรณ์สุญญากาศไฟฟ้าที่มีการควบคุมไฟฟ้าสถิตและไดนามิก การออกแบบและหลักการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าสุญญากาศ ประเภทของหลอดสุญญากาศและพื้นที่การใช้งาน การจำแนกประเภทและการกำหนดกราฟิก

อุปกรณ์สูญญากาศสมัยใหม่เป็นหนี้การปรากฏตัวของนักประดิษฐ์ชาวอเมริกันชื่อ Thomas Edison เขาเป็นผู้พัฒนาวิธีการให้แสงสว่างที่ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกโดยใช้หลอดไฟฟ้า

ประวัติความเป็นมาของโคมไฟ

ในปัจจุบันนี้ไม่น่าเชื่อว่าไม่มีไฟฟ้าเกิดขึ้นในทุกยุคประวัติศาสตร์ หลอดไส้หลอดแรกปรากฏเฉพาะเมื่อปลายศตวรรษที่สิบเก้าเท่านั้น เอดิสันสามารถพัฒนาแบบจำลองหลอดไฟที่ประกอบด้วยเส้นใยคาร์บอน แพลตตินัม และไม้ไผ่ นักวิทยาศาสตร์คนนี้ถูกเรียกว่า "บิดา" ของหลอดไฟสมัยใหม่อย่างถูกต้อง เขาทำให้วงจรหลอดไฟง่ายขึ้นและลดต้นทุนการผลิตลงอย่างมาก เป็นผลให้ไม่ใช่แก๊ส แต่มีไฟฟ้าส่องสว่างบนท้องถนนและอุปกรณ์ให้แสงสว่างใหม่เริ่มถูกเรียกว่าโคมไฟเอดิสัน โทมัสทำงานเป็นเวลานานเพื่อปรับปรุงสิ่งประดิษฐ์ของเขา ผลที่ตามมาคือการใช้เทียนกลายเป็นงานที่ไม่เกิดประโยชน์

หลักการทำงาน

หลอดไส้ Edison มีอุปกรณ์อะไรบ้าง? อุปกรณ์แต่ละชิ้นมีตัวไส้หลอด หลอดแก้ว หน้าสัมผัสหลัก อิเล็กโทรด และฐาน แต่ละคนมีวัตถุประสงค์การใช้งานของตัวเอง

สาระสำคัญของการทำงานของอุปกรณ์นี้มีดังนี้ เมื่อตัวไส้หลอดได้รับความร้อนอย่างแรงจากกระแสอนุภาคที่มีประจุ พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นแสง

เพื่อให้ดวงตามนุษย์รับรู้รังสีได้ จำเป็นต้องมีอุณหภูมิอย่างน้อย 580 องศา

ในบรรดาโลหะทังสเตนมีจุดหลอมเหลวสูงสุดดังนั้นจึงเป็นที่มาของการสร้างตัวไส้หลอด เพื่อลดปริมาตรลวดจึงเริ่มจัดเรียงเป็นเกลียว

แม้ว่าทังสเตนจะมีความทนทานต่อสารเคมีสูง แต่เพื่อการปกป้องสูงสุดจากกระบวนการกัดกร่อน ตัวไส้หลอดจึงถูกใส่ไว้ในภาชนะแก้วที่ปิดสนิทซึ่งจะมีการสูบอากาศออกก่อนหน้านี้ แต่จะมีการสูบก๊าซเฉื่อยเข้าไปในขวดแทน ซึ่งป้องกันไม่ให้ลวดทังสเตนเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน อาร์กอนมักถูกใช้เป็นก๊าซเฉื่อย บางครั้งใช้ไนโตรเจนหรือคริปทอน

สาระสำคัญของการประดิษฐ์ของ Edison คือการระเหยที่เกิดขึ้นระหว่างการให้ความร้อนกับโลหะเป็นเวลานานนั้นถูกป้องกันโดยแรงดันที่เกิดจากก๊าซเฉื่อย

คุณสมบัติของหลอดไฟ

มีโคมไฟหลายดวงที่ออกแบบมาเพื่อให้แสงสว่างในพื้นที่ขนาดใหญ่ ลักษณะเฉพาะของการประดิษฐ์ของ Edison คือความสามารถในการปรับพลังของอุปกรณ์นี้โดยคำนึงถึงพื้นที่ที่มีแสงสว่าง

ผู้ผลิตนำเสนอหลอดไฟประเภทต่างๆ โดยมีอายุการใช้งาน ขนาด และกำลังไฟที่แตกต่างกัน มาดูเครื่องใช้ไฟฟ้าบางประเภทกันดีกว่า

หลอดสุญญากาศที่พบมากที่สุดคือ LON ปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสุขอนามัยโดยสมบูรณ์ และอายุการใช้งานโดยเฉลี่ยคือ 1,000 ชั่วโมง

ในบรรดาข้อเสียของโคมไฟเอนกประสงค์เราเน้นที่พลังงานไฟฟ้าต่ำประมาณ 5 เปอร์เซ็นต์เปลี่ยนเป็นแสง ส่วนที่เหลือจะถูกปล่อยออกมาในรูปของความร้อน

โคมไฟสปอร์ตไลท์

มีกำลังค่อนข้างสูงและได้รับการออกแบบมาให้ส่องสว่างในพื้นที่ขนาดใหญ่ อุปกรณ์สุญญากาศไฟฟ้าแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

• การฉายภาพยนตร์
• ประภาคาร;
• จุดประสงค์ทั่วไป.

แหล่งกำเนิดแสงฟลัดไลท์แตกต่างกันไปตามความยาวของตัวไส้หลอด โดยมีขนาดกะทัดรัดกว่า ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มความสว่างโดยรวมและปรับปรุงการโฟกัสของการไหลของแสงได้

อุปกรณ์สุญญากาศไฟฟ้าแบบกระจกมีชั้นอะลูมิเนียมสะท้อนแสงและมีการออกแบบหลอดไฟที่แตกต่างกัน

ส่วนที่ทำหน้าที่นำแสงทำจากกระจกฝ้า วิธีนี้ช่วยให้คุณทำให้แสงนุ่มนวลและลดเงาที่ตัดกันจากวัตถุต่างๆ อุปกรณ์สุญญากาศไฟฟ้าดังกล่าวใช้สำหรับให้แสงสว่างภายในรถ

ภายในขวดฮาโลเจนมีสารประกอบโบรมีนหรือไอโอดีน ด้วยความสามารถในการทนต่ออุณหภูมิสูงถึง 3,000 K ทำให้หลอดไฟมีอายุการใช้งานประมาณ 2,000 ชั่วโมง แต่แหล่งกำเนิดนี้ก็ยังมีข้อเสีย เช่น หลอดฮาโลเจนมีความต้านทานไฟฟ้าต่ำเมื่อทำความเย็น

การตั้งค่าหลัก

ในหลอดไส้เอดิสัน ไส้หลอดทังสเตนถูกจัดเรียงเป็นรูปทรงต่างๆ เพื่อการทำงานที่เสถียรของอุปกรณ์ดังกล่าวต้องใช้แรงดันไฟฟ้า 220 V โดยเฉลี่ยอายุการใช้งานอยู่ระหว่าง 3,000 ถึง 3,500 ชั่วโมง เมื่อพิจารณาว่าอุณหภูมิสีคือ 2,700 K หลอดไฟจะให้สเปกตรัมสีขาวหรือสีเหลือง ปัจจุบันโคมไฟมีจำหน่ายหลายขนาด (E27) หากต้องการ คุณสามารถเลือกโคมไฟในรูปแบบของกิ๊บติดผม ก้างปลาหรือเกลียวสำหรับโคมระย้าบนเพดานหรือโคมไฟติดผนัง

สิ่งประดิษฐ์ของเอดิสันแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ตามจำนวนเส้นใยทังสเตน ค่าใช้จ่ายของอุปกรณ์ให้แสงสว่างกำลังไฟและอายุการใช้งานขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้นี้โดยตรง

หลักการทำงานของ EVL

การปล่อยความร้อนประกอบด้วยการปล่อยอิเล็กตรอนโดยตัวไส้หลอดที่ได้รับความร้อนไปสู่สภาพแวดล้อมสุญญากาศหรือเฉื่อยที่สร้างขึ้นภายในหลอดไฟ สนามแม่เหล็กหรือไฟฟ้าใช้ในการควบคุมการไหลของอิเล็กตรอน

การปล่อยความร้อนทำให้สามารถใช้คุณสมบัติเชิงบวกของการไหลของอิเล็กตรอนได้จริง - เพื่อสร้างและขยายการสั่นทางไฟฟ้าของความถี่ต่างๆ

คุณสมบัติของหลอดวิทยุ

ไดโอดสุญญากาศเป็นพื้นฐานของวิศวกรรมวิทยุ การออกแบบหลอดไฟมีสองอิเล็กโทรด (แคโทดและแอโนด) และกริด แคโทดปล่อยก๊าซออกมา ด้วยเหตุนี้ ชั้นของทังสเตนจึงถูกเคลือบด้วยแบเรียมหรือทอเรียม แอโนดทำในรูปของแผ่นที่ทำจากนิกเกิล โมลิบดีนัม และกราไฟท์ กริดเป็นตัวคั่นระหว่างอิเล็กโทรด เมื่อสารทำงานได้รับความร้อนจากอนุภาคที่กำลังเคลื่อนที่ กระแสไฟฟ้าอันทรงพลังจะถูกสร้างขึ้นในสุญญากาศ อุปกรณ์สุญญากาศไฟฟ้าประเภทนี้เป็นพื้นฐานของวิศวกรรมวิทยุ ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ผ่านมา หลอดสุญญากาศถูกนำมาใช้ในด้านต่างๆ ของอุตสาหกรรมทางเทคนิคและวิทยุ-อิเล็กทรอนิกส์

หากไม่มีพวกเขา ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะผลิตวิทยุ โทรทัศน์ อุปกรณ์พิเศษ และคอมพิวเตอร์

พื้นที่ใช้งาน

ด้วยการพัฒนาการผลิตเครื่องมือที่มีความแม่นยำและอิเล็กทรอนิกส์ทางวิทยุ โคมไฟเหล่านี้จึงสูญเสียความเกี่ยวข้องและหยุดใช้ในวงกว้าง

แต่แม้กระทั่งในปัจจุบันนี้ ยังมีพื้นที่อุตสาหกรรมที่ต้องใช้ EVL เนื่องจากมีเพียงโคมไฟสุญญากาศเท่านั้นที่สามารถรับประกันการทำงานของอุปกรณ์ตามพารามิเตอร์ที่กำหนดในสภาพแวดล้อมบางอย่างได้

EVL เป็นที่สนใจเป็นพิเศษในกลุ่มอุตสาหกรรมการทหาร เนื่องจากหลอดสุญญากาศมีลักษณะพิเศษคือมีความต้านทานต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพิ่มขึ้น

อุปกรณ์ทางการทหารหนึ่งเครื่องสามารถบรรจุ EVL ได้มากถึงร้อย EVL วัสดุเซมิคอนดักเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ไม่สามารถทำงานได้ภายใต้การแผ่รังสีที่เพิ่มขึ้น รวมถึงในสภาวะสุญญากาศตามธรรมชาติ (ในอวกาศ)

EVL มีส่วนช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและความทนทานของดาวเทียมและจรวดอวกาศ

บทสรุป

ในอุปกรณ์สุญญากาศไฟฟ้าที่ให้กำเนิด ขยาย และแปลงพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า พื้นที่ทำงานจะปราศจากอากาศโดยสิ้นเชิง และมีเปลือกหุ้มที่กั้นไม่ได้จากชั้นบรรยากาศ

การค้นพบการปล่อยความร้อนนำไปสู่การสร้างหลอดไฟสองขั้วอย่างง่ายที่เรียกว่าไดโอดสุญญากาศ

เมื่อต่อเข้ากับวงจรไฟฟ้าจะมีกระแสไฟฟ้าปรากฏขึ้นภายในอุปกรณ์ เมื่อขั้วของแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนไป ขั้วลบจะหายไปไม่ว่าแคโทดจะร้อนแค่ไหนก็ตาม ด้วยการรักษาอุณหภูมิของแคโทดที่ให้ความร้อนให้คงที่ จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างแรงดันแอโนดและความแรงของกระแส ผลลัพธ์ที่ได้เริ่มนำไปใช้ในการพัฒนาอุปกรณ์สูญญากาศอิเล็กทรอนิกส์

ตัวอย่างเช่น ไตรโอดคือหลอดอิเล็กตรอนที่มีอิเล็กโทรด 3 อิเล็กโทรด ได้แก่ แอโนด แคโทดเทอร์โมนิก และกริดควบคุม

มันเป็นไตรโอดที่กลายเป็นอุปกรณ์แรกที่ใช้ในการขยายสัญญาณไฟฟ้าเมื่อต้นศตวรรษที่ผ่านมา ปัจจุบันไตรโอดถูกแทนที่ด้วยทรานซิสเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ ไตรโอดสุญญากาศใช้เฉพาะในพื้นที่ที่จำเป็นในการแปลงสัญญาณกำลังสูงด้วยส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่จำนวนน้อย และอาจละเลยน้ำหนักและขนาดได้

หลอดวิทยุที่ทรงพลังนั้นเทียบได้กับทรานซิสเตอร์ในแง่ของประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ แต่อายุการใช้งานนั้นสั้นกว่ามาก ในไตรโอดพลังงานต่ำ ไส้หลอดส่วนใหญ่จะใช้พลังงานแบบคาสเคด บางครั้งค่าของมันจะสูงถึง 50%

เตโตรดเป็นท่ออิเล็กทรอนิกส์แบบตารางคู่ที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มกำลังและแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณไฟฟ้า อุปกรณ์เหล่านี้มีอัตราขยายที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับไตรโอด คุณลักษณะการออกแบบดังกล่าวทำให้สามารถใช้เตโตรดเพื่อขยายความถี่ต่ำในโทรทัศน์ เครื่องรับ และอุปกรณ์วิทยุอื่นๆ ได้

ผู้บริโภคใช้หลอดไส้อย่างกระตือรือร้นซึ่งตัวไส้หลอดเป็นเกลียวหรือลวดทังสเตน อุปกรณ์เหล่านี้มีกำลังไฟตั้งแต่ 25 ถึง 100 W อายุการใช้งานคือ 2,500-3,000 ชั่วโมง ผู้ผลิตนำเสนอโคมไฟที่มีฐานรูปร่างและขนาดต่างกันดังนั้นคุณจึงสามารถเลือกตัวเลือกหลอดไฟโดยคำนึงถึงลักษณะของอุปกรณ์ให้แสงสว่างและพื้นที่ของห้อง

อุปกรณ์สุญญากาศไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์สำหรับการแปลง ขยาย และสร้างพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งพื้นที่ทำงานถูกแยกออกจากอากาศและได้รับการปกป้องจากบรรยากาศโดยรอบด้วยเปลือกแข็งที่กันก๊าซไว้

อุปกรณ์ไฟฟ้าสุญญากาศ ได้แก่ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ปล่อยก๊าซ ซึ่งอิเล็กตรอนไหลผ่านในแก๊ส อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในสุญญากาศ ซึ่งอิเล็กตรอนไหลผ่านในสุญญากาศ และหลอดไส้

หลอดไส้เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าสุญญากาศชนิดที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด การเอาอากาศออกจากกระบอกหลอดไฟจะป้องกันไม่ให้ออกซิเจนออกซิไดซ์แก่ไส้หลอด หลังจากไล่อากาศออกเพื่อลดการระเหยของไส้หลอดร้อน หลอดไส้บางประเภทจะถูกเติมด้วยก๊าซเฉื่อย ทำให้สามารถเพิ่มอุณหภูมิการทำงานของไส้หลอดได้ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการส่องสว่างของหลอดไฟโดยไม่ทำให้อายุการใช้งานลดลง การมีก๊าซเฉื่อยไม่ส่งผลต่อการแปลงพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้กับหลอดไฟให้เป็นแสง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สุญญากาศผลิตขึ้นในลักษณะที่ความดันของก๊าซที่ตกค้างภายในกระบอกสูบในโหมดการทำงานจะเท่ากับ 10-6-KG10 mmHg ศิลปะ.

ไอออนของก๊าซตกค้างในระดับการทำให้บริสุทธิ์ที่กำหนดจะไม่ส่งผลกระทบต่อวิถีโคจรของอิเล็กตรอน และเสียงที่เกิดจากการไหลของไอออนดังกล่าวขณะที่พวกมันเข้าใกล้แคโทดนั้นค่อนข้างเล็ก อุปกรณ์สุญญากาศไฟฟ้าดังกล่าวครอบคลุมอุปกรณ์หลายประเภท

1. หลอดอิเล็กทรอนิกส์ - เพนโทด เตโตรด ไตรโอด ฯลฯ จำเป็นต้องแปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงเป็นพลังงานการสั่นสะเทือนทางไฟฟ้าด้วยความถี่สูงถึง 3 x 109 เฮิรตซ์ การใช้งานหลักๆ ของหลอดสุญญากาศ ได้แก่ วิทยุกระจายเสียง วิศวกรรมวิทยุ วิทยุสื่อสาร และโทรทัศน์

2. อุปกรณ์ไมโครเวฟด้วยไฟฟ้าสุญญากาศ - แมกนีตรอนและอุปกรณ์ประเภทแมกนีตรอน ไคลสตรอนแบบสะท้อนแสงและทรานซิตรอน โคมไฟคลื่นถอยหลัง และโคมไฟคลื่นเคลื่อนที่ ฯลฯ ได้รับการออกแบบมาเพื่อแปลงพลังงานกระแสตรงให้เป็นพลังงานของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยความถี่ตั้งแต่ 3 x 108 ถึง 3 x 1,012 Hz อุปกรณ์ไมโครเวฟแบบสุญญากาศส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์เรดาร์และโทรทัศน์สำหรับการส่งสัญญาณโทรทัศน์ผ่านสายสื่อสารรีเลย์วิทยุ การสื่อสารด้วยวิทยุไมโครเวฟ และสายดาวเทียม

3. อุปกรณ์รังสีแคโทด - หลอดรังสีแคโทดออสซิลโลสโคป, หลอดรังสีแคโทดสำหรับจัดเก็บ, หลอดภาพ ฯลฯ มีไว้สำหรับการเปลี่ยนแปลงข้อมูลต่างๆ ที่นำเสนอในรูปแบบของแสงหรือสัญญาณไฟฟ้า (เช่น การแสดงสัญญาณไฟฟ้าด้วยสายตา การแปลงภาพแสงสองมิติเป็นลำดับสัญญาณโทรทัศน์ และในทางกลับกัน)

4. อุปกรณ์โฟโตอิเล็กทรอนิกส์ - หลอดส่งสัญญาณโทรทัศน์, โฟโตเซลล์สุญญากาศ, โฟโตมัลติพลายเออร์; ทำหน้าที่แปลงรังสีแสงเป็นกระแสไฟฟ้า และใช้ในอุปกรณ์อัตโนมัติ ฟิสิกส์นิวเคลียร์ โทรทัศน์ ดาราศาสตร์ ภาพยนตร์เสียง การสื่อสารทางแฟกซ์ ฯลฯ

5. ตัวบ่งชี้สุญญากาศ - ไฟแสดงสถานะดิจิตอล, ไฟแสดงสถานะอิเล็กทรอนิกส์ ฯลฯ การทำงานของไฟแสดงสถานะจะขึ้นอยู่กับการแปลงพลังงานกระแสตรงเป็นพลังงานแสง ใช้ในเครื่องรับวิทยุ อุปกรณ์แสดงข้อมูล เครื่องมือวัด ฯลฯ

6. หลอดเอ็กซ์เรย์; แปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงเป็นรังสีเอกซ์ ใช้แล้ว: ในทางการแพทย์ - เพื่อวินิจฉัยโรคต่างๆ ในอุตสาหกรรม - เพื่อค้นหาข้อบกพร่องภายในที่มองไม่เห็นในผลิตภัณฑ์ต่างๆ ในวิชาเคมีและฟิสิกส์ - เพื่อกำหนดโครงสร้างของสารอินทรีย์องค์ประกอบทางเคมีของสสารพารามิเตอร์และโครงสร้างของโครงผลึกของของแข็ง ในชีววิทยา - เพื่อกำหนดโครงสร้างของโมเลกุลที่ซับซ้อน

ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ปล่อยก๊าซ ตามกฎแล้วแรงดันแก๊สจะต่ำกว่าความดันบรรยากาศมาก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมอุปกรณ์เหล่านี้จึงจัดเป็นอุปกรณ์สุญญากาศไฟฟ้า อุปกรณ์สูญญากาศไฟฟ้าแบบปล่อยก๊าซประเภทหนึ่งครอบคลุมอุปกรณ์หลายประเภท

1. อุปกรณ์ไอออนพลังงานสูงสูงถึงหลายเมกะวัตต์ที่กระแสสูงถึงหนึ่งพันแอมแปร์ซึ่งการกระทำนั้นขึ้นอยู่กับการทำให้ประจุอวกาศเป็นกลางโดยไอออนของก๊าซ อุปกรณ์สูญญากาศไฟฟ้าที่คล้ายกัน ได้แก่ วาล์วปรอทที่ใช้แปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรงในอุตสาหกรรม การขนส่งทางรถไฟ และอุตสาหกรรมอื่นๆ พัลส์ไฮโดรเจนทา-ซิตรอนและไทราตรอน ออกแบบมาเพื่อแปลงกระแสตรงเป็นกระแสพัลซิ่งในอุปกรณ์สำหรับการประมวลผลประกายไฟของโลหะ เรดาร์ ฯลฯ อุปกรณ์ปัตตาเลี่ยนและช่องว่างประกายไฟที่ใช้เพื่อปกป้องอุปกรณ์จากแรงดันไฟฟ้าเกิน

2. แหล่งกำเนิดแสงที่ปล่อยก๊าซของการแผ่รังสีอย่างต่อเนื่อง ใช้สำหรับห้องให้แสงสว่าง ถนน ในอุปกรณ์ภาพยนตร์ โฆษณาที่มีไฟส่องสว่าง ฯลฯ และแหล่งกำเนิดแสงแบบพัลซ์ ใช้ในอุปกรณ์กลศาสตร์ทางไกลและอุปกรณ์อัตโนมัติ การส่งข้อมูล ตำแหน่งเชิงแสง ฯลฯ

3. ตัวบ่งชี้การปล่อยก๊าซ (เมทริกซ์, เครื่องหมาย, เชิงเส้น, สัญญาณ) ออกแบบมาเพื่อสร้างภาพข้อมูลในคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อื่น ๆ

4. อุปกรณ์ปล่อยก๊าซควอนตัมที่แปลงพลังงานกระแสตรงเป็นรังสีที่สอดคล้องกัน - เลเซอร์ก๊าซ มาตรฐานความถี่ควอนตัม

อุปกรณ์ไฟฟ้าสุญญากาศ- อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อสร้าง ขยาย และแปลงพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งพื้นที่ทำงานถูกปล่อยออกจากอากาศ และป้องกันจากบรรยากาศโดยรอบด้วยเปลือกที่ไม่สามารถทะลุผ่านได้

อุปกรณ์ดังกล่าวรวมถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สุญญากาศซึ่งอิเล็กตรอนไหลผ่านในสุญญากาศ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ปล่อยก๊าซซึ่งอิเล็กตรอนไหลผ่านในแก๊ส อุปกรณ์สูญญากาศไฟฟ้ายังรวมถึงหลอดไส้

ในอุปกรณ์สุญญากาศไฟฟ้า การนำไฟฟ้าจะดำเนินการโดยอิเล็กตรอนหรือไอออนที่เคลื่อนที่ระหว่างอิเล็กโทรดผ่านสุญญากาศหรือแก๊ส

จุดเริ่มต้นเกิดขึ้นจากการค้นพบอิเล็กตรอนแบบเทอร์โมนิก ในปีพ.ศ. 2427 นักประดิษฐ์ชาวอเมริกันผู้โด่งดัง โทมัส อัลวา เอดิสัน ได้ค้นพบเอฟเฟกต์ที่ได้รับการตั้งชื่อตามเขาเพื่อค้นหาการออกแบบที่สมเหตุสมผลสำหรับหลอดไส้ นี่คือคำอธิบายแรกของเขา: "ระหว่างกิ่งก้านของไส้หลอด" ของหลอดไส้ ในระยะห่างเท่ากันจากทั้งสองจะมีการวางแผ่นทองคำขาวซึ่งเป็นอิเล็กโทรดฉนวน... หากคุณเชื่อมต่อกัลวาโนมิเตอร์ระหว่างอิเล็กโทรดนี้กับ ปลายด้านหนึ่งของไส้หลอดจากนั้นเมื่อหลอดไฟไหม้จะสังเกตเห็นกระแสซึ่งเปลี่ยนทิศทางขึ้นอยู่กับว่าปลายด้านบวกหรือด้านลบของด้ายคาร์บอนติดอยู่กับเครื่องมือ นอกจากนี้ความเข้มของมันจะเพิ่มขึ้นตามความแรงของกระแสที่ไหลผ่านเส้นด้าย”
คำอธิบายดังต่อไปนี้: “เห็นได้ชัดว่าในหลอดไฟนี้ อนุภาคของอากาศ (หรือถ่านหิน) ลอยออกไปจากเส้นใยเป็นเส้นตรง และพาประจุไฟฟ้าออกไป”
เอดิสันเป็นนักประดิษฐ์ เขาไม่ได้วิเคราะห์ปรากฏการณ์นี้ วลีที่ยกมาเป็นการจำกัดเนื้อหาของบันทึกเป็นหลัก นี่ไม่มีอะไรมากไปกว่าการเรียกร้องสิทธิในลำดับความสำคัญ ความพยายามของเอดิสันในการค้นหาแอปพลิเคชันที่ใช้งานได้จริงสำหรับเอฟเฟกต์นั้นไม่ประสบผลสำเร็จ

ดังนั้นจึงค้นพบปรากฏการณ์การปล่อยความร้อนและสร้างไดโอดสุญญากาศไฟฟ้าหลอดวิทยุตัวแรกขึ้น

การปล่อยความร้อน (ริชาร์ดสันเอฟเฟ็กต์, เอฟเฟ็กต์เอดิสัน) - ปรากฏการณ์การปล่อยอิเล็กตรอนจากวัตถุที่ถูกความร้อน ความเข้มข้นของอิเล็กตรอนอิสระในโลหะค่อนข้างสูง ดังนั้นแม้ที่อุณหภูมิเฉลี่ย เนื่องจากการกระจายตัวของความเร็วของอิเล็กตรอน (พลังงาน) อิเล็กตรอนบางตัวจึงมีพลังงานเพียงพอที่จะเอาชนะสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นที่ขอบเขตของโลหะ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น จำนวนอิเล็กตรอน พลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนซึ่งมากกว่าฟังก์ชันการทำงานจะเพิ่มขึ้น และปรากฏการณ์การปล่อยความร้อนจะสังเกตเห็นได้ชัดเจน

การศึกษากฎของการปล่อยความร้อนสามารถทำได้โดยใช้หลอดสองอิเล็กโทรดที่ง่ายที่สุด - ไดโอดสุญญากาศซึ่งเป็นกระบอกอพยพที่มีอิเล็กโทรดสองตัว: แคโทด K และแอโนด A

รูปที่ 3.1 การออกแบบไดโอดสุญญากาศ

ในกรณีที่ง่ายที่สุด แคโทดคือเส้นใยที่ทำจากโลหะทนไฟ (เช่น ทังสเตน) ซึ่งถูกให้ความร้อนด้วยกระแสไฟฟ้า แอโนดส่วนใหญ่มักอยู่ในรูปของกระบอกโลหะที่ล้อมรอบแคโทด การกำหนดไดโอดในแผนภาพวงจรไฟฟ้าแสดงในรูปที่ 3.2

ข้าว. 3.2. การกำหนดไดโอดสุญญากาศในแผนภาพวงจรไฟฟ้า

หากไดโอดเชื่อมต่อกับวงจร เมื่อแคโทดได้รับความร้อนและแรงดันไฟฟ้าบวก (สัมพันธ์กับแคโทด) ถูกจ่ายให้กับขั้วบวก กระแสจะเกิดขึ้นในวงจรขั้วบวกของไดโอด หากคุณเปลี่ยนขั้วของแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจะหยุด ไม่ว่าแคโทดจะถูกทำให้ร้อนแค่ไหนก็ตาม ดังนั้นแคโทดจึงปล่อยอนุภาคลบ - อิเล็กตรอน

หากคุณรักษาอุณหภูมิของแคโทดที่ให้ความร้อนให้คงที่และลบการพึ่งพากระแสแอโนดกับแรงดันแอโนด - ลักษณะแรงดันกระแส - ปรากฎว่ามันไม่เป็นเส้นตรงนั่นคือกฎของโอห์มไม่ถือเป็นไดโอดสุญญากาศ . การพึ่งพากระแสความร้อนของแรงดันแอโนดในพื้นที่ของค่าบวกเล็ก ๆ อธิบายโดยกฎสามวินาที

โดยที่ B คือสัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับรูปร่างและขนาดของอิเล็กโทรด รวมถึงตำแหน่งสัมพัทธ์

เมื่อแรงดันแอโนดเพิ่มขึ้น กระแสจะเพิ่มขึ้นจนถึงค่าสูงสุดที่แน่นอน เรียกว่ากระแสอิ่มตัว ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนเกือบทั้งหมดที่ออกจากแคโทดจะไปถึงขั้วบวก ดังนั้นความแรงของสนามไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอีกจึงไม่สามารถทำให้กระแสความร้อนเพิ่มขึ้นได้ การพึ่งพากระแสความร้อนกับแรงดันแอโนดแสดงในรูปที่ 3.3

ข้าว. 3.3. การพึ่งพากระแสความร้อนกับแรงดันแอโนด

ด้วยเหตุนี้ ความหนาแน่นกระแสอิ่มตัวจึงเป็นลักษณะเฉพาะของการแผ่รังสีของวัสดุแคโทด ความหนาแน่นกระแสอิ่มตัวถูกกำหนดโดยสูตร Richardson-Deshman ซึ่งได้มาจากในทางทฤษฎีบนพื้นฐานของสถิติควอนตัม:

โดยที่ A คือฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอนที่ออกจากแคโทด

T - อุณหภูมิอุณหพลศาสตร์

C เป็นค่าคงที่ ตามทฤษฎีแล้วเหมือนกันสำหรับโลหะทุกชนิด (ซึ่งไม่ได้รับการยืนยันจากการทดลอง ซึ่งอธิบายได้จากผลกระทบของพื้นผิว) ฟังก์ชั่นการทำงานที่ลดลงทำให้ความหนาแน่นกระแสอิ่มตัวเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นหลอดวิทยุจึงใช้แคโทดออกไซด์ (เช่น นิกเกิลที่เคลือบด้วยโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธออกไซด์) ซึ่งมีฟังก์ชันการทำงานอยู่ที่ 1–1.5 eV

การทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สุญญากาศหลายชนิดนั้นขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การปล่อยความร้อน

ไตรโอดสุญญากาศไฟฟ้าหรือเพียงแค่ ไตรโอด, - หลอดอิเล็กตรอนที่มีอิเล็กโทรดสามอิเล็กโทรด: แคโทดเทอร์โมนิก (ให้ความร้อนโดยตรงหรือโดยอ้อม), แอโนดและกริดควบคุมหนึ่งกริด คิดค้นและจดสิทธิบัตรในปี 1906 โดย American Lee de Forest การออกแบบไตรโอดสุญญากาศแสดงในรูปที่ 3.4

รูปที่ 3.4 การออกแบบไตรโอดสุญญากาศ

ไทรโอดเป็นอุปกรณ์แรกๆ ที่ใช้ในการขยายสัญญาณไฟฟ้าในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 แผนภาพวงจรไฟฟ้าของไตรโอดแสดงไว้ในรูปที่ 1 3.5

ข้าว. 3.5 สัญลักษณ์ของไตรโอดในแผนภาพวงจรไฟฟ้า

ลักษณะแรงดันกระแสของไตรโอดแสดงในรูปที่ 3.6

ข้าว. 3.6 ลักษณะเฉพาะของแรงดันกระแสไฟของไตรโอด

ลักษณะแรงดันกระแสของไตรโอดมีลักษณะเป็นเส้นตรงสูง ด้วยเหตุนี้ ไทรโอดสุญญากาศจึงทำให้เกิดการบิดเบือนแบบไม่เชิงเส้นน้อยที่สุดในสัญญาณที่ขยาย

ปัจจุบัน ไทรโอดสุญญากาศกำลังถูกแทนที่ด้วยทรานซิสเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ ข้อยกเว้นอยู่ในพื้นที่ที่จำเป็นต้องมีการแปลงสัญญาณที่มีความถี่สูงหลายร้อย MHz - GHz ด้วยส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่จำนวนน้อย และขนาดและน้ำหนักไม่สำคัญนัก - ตัวอย่างเช่นในขั้นตอนเอาต์พุต ของเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ ตลอดจนการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำเพื่อการชุบแข็งพื้นผิว หลอดวิทยุอันทรงพลังมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับทรานซิสเตอร์อันทรงพลัง ความน่าเชื่อถือยังเทียบเคียงได้ แต่อายุการใช้งานสั้นกว่ามาก ไตรโอดพลังงานต่ำมีประสิทธิภาพต่ำเนื่องจากส่วนสำคัญของพลังงานที่ใช้โดยน้ำตกนั้นถูกใช้ไปกับหลอดไส้ซึ่งบางครั้งก็มากกว่าครึ่งหนึ่งของการใช้หลอดไฟทั้งหมด

tetrode เป็นหลอดสุญญากาศแบบตารางคู่ที่ออกแบบมาเพื่อขยายแรงดันไฟฟ้าและกำลังของสัญญาณไฟฟ้า แผนภาพวงจรไฟฟ้าของ tetrode แสดงในรูปที่ 1 3.7

ข้าว. 3.7 สัญลักษณ์เตโตรดในแผนภาพวงจรไฟฟ้า

เตโทรดต่างจากไตรโอดตรงที่มีตะแกรงกรองระหว่างกริดควบคุมและแอโนด ซึ่งทำให้ผลกระทบจากไฟฟ้าสถิตของแอโนดบนกริดควบคุมอ่อนลง เมื่อเปรียบเทียบกับไตรโอดแล้ว tetrode จะมีเกนสูง มีความจุกริดควบคุมแอโนดน้อยมาก และมีความต้านทานภายในสูง
ตามวัตถุประสงค์พวกเขาจะแบ่งออกเป็น tetrodes สำหรับขยายแรงดันไฟฟ้าและพลังงานความถี่ต่ำและ tetrodes บรอดแบนด์ที่ออกแบบมาเพื่อขยายสัญญาณวิดีโอ ลำแสง tetrode เช่นเดียวกับหลอดไฟธรรมดาคือโคมไฟแบบสองกริด แต่แตกต่างจากแบบหลังตรงที่ไม่มีเอฟเฟกต์ไดนาตรอน ซึ่งทำได้โดยการใช้แผ่นสร้างลำแสงที่อยู่ระหว่างตะแกรงป้องกันและขั้วบวกและเชื่อมต่อภายใน กระบอกสูบไปที่แคโทด บีมเตตโตรดใช้เพื่อขยายกำลังความถี่ต่ำในขั้นตอนสุดท้ายของเครื่องรับ โทรทัศน์ และอุปกรณ์อื่นๆ เป็นหลัก

เพนโทด(จากภาษากรีกโบราณ πέντε ห้า ตามจำนวนอิเล็กโทรด) - หลอดอิเล็กตรอนสุญญากาศที่มีตะแกรงกรองซึ่งมีตะแกรงที่สาม (ป้องกันหรือต่อต้านไดนาตรอน) วางอยู่ระหว่างตะแกรงกรองและขั้วบวก ตามการออกแบบและวัตถุประสงค์ เพนโทดแบ่งออกเป็นสี่ประเภทหลัก: แอมพลิฟายเออร์ความถี่สูงกำลังต่ำ, เพนโทดเอาต์พุตสำหรับเครื่องขยายสัญญาณวิดีโอ, เพนโทดเอาต์พุตสำหรับแอมพลิฟายเออร์ความถี่ต่ำ และเพนโทดเครื่องกำเนิดพลังงานสูง

ท่อชีลด์ tetrode และ pentode จะดีกว่า triode ที่ความถี่สูง ความถี่การทำงานด้านบนของแอมพลิฟายเออร์เพนโทดสามารถเข้าถึง 1 GHz ประสิทธิภาพของเพาเวอร์แอมป์ที่ใช้เพนโทด (ประมาณ 35%) นั้นสูงกว่าประสิทธิภาพของแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้ไตรโอด (15%-25%) อย่างมีนัยสำคัญ แต่ต่ำกว่าประสิทธิภาพของแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้บีมเตโตรดเล็กน้อย

ข้อเสียของเพนโทด (และโดยทั่วไปของหลอดไฟที่มีฉนวนหุ้มทั้งหมด) คือการบิดเบือนแบบไม่เชิงเส้นที่สูงกว่าไตรโอดซึ่งมีฮาร์โมนิกแบบคี่มีอิทธิพลเหนือกว่า การพึ่งพาอย่างมากของการเพิ่มความต้านทานโหลด ระดับเสียงรบกวนภายในที่สูงขึ้น.

ซับซ้อนกว่านั้นคือหลอดไฟแบบหลายขั้วไฟฟ้าที่มีกริดควบคุมสองเส้น - เฮปโทด ซึ่งปรากฏเกี่ยวข้องกับการประดิษฐ์เทคโนโลยีซุปเปอร์เฮเทอโรไดน์

เรียกว่าอุปกรณ์ไฟฟ้าสุญญากาศ อุปกรณ์ที่พื้นที่ทำงานถูกแยกออกด้วยเปลือกที่กันก๊าซ (กระบอกสูบ) มีสุญญากาศระดับสูงหรือเต็มไปด้วยตัวกลางพิเศษ (ไอหรือก๊าซ) และการกระทำนั้นขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับ การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุในสุญญากาศหรือก๊าซ ตามลักษณะของสภาพแวดล้อมการทำงาน อุปกรณ์สูญญากาศไฟฟ้าแบ่งออกเป็นแบบอิเล็กทรอนิกส์และไอออนิก (การปล่อยก๊าซ)

ใน EVP อิเล็กทรอนิกส์ el. กระแสไฟฟ้าเกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระในสุญญากาศเท่านั้น (หลอดอิเล็กตรอน อุปกรณ์แคโทดเรย์ อุปกรณ์โฟโตอิเล็กทรอนิกส์สุญญากาศ ฯลฯ)

หลักการทำงานของ ionic EVP ขึ้นอยู่กับการใช้ Holy El ปล่อยก๊าซหรือไอระเหยของโลหะ อุปกรณ์เหล่านี้มีชื่อว่า การปล่อยก๊าซ (การแตกหักของก๊าซ การเรืองแสง การปล่อยก๊าซความถี่สูง ฯลฯ )

EVP ประกอบด้วยระบบอิเล็กโทรดที่ออกแบบ เพื่อบริหารร่างกาย กระบวนการภายในกระบอกสูบแยกด้านนอก สภาพแวดล้อมจากภายในของผู้ปฏิบัติงาน ความเรียบง่ายของอุปกรณ์

ใน EVP ทุกประเภทและการแตกหักแบบไฮดรอลิกขนาดใหญ่จะมี: แคโทด - อิเล็กโทรดที่ปล่อย (ปล่อย) อิเล็กตรอน และแอโนด - อิเล็กโทรดที่รวบรวม (รวบรวม) อิเล็กตรอน ในการควบคุมการไหลของอนุภาคที่มีประจุ จะใช้อิเล็กโทรดควบคุมที่ทำในรูปแบบของกริดหรือแผ่นโปรไฟล์และองค์ประกอบโครงสร้างแม่เหล็กไฟฟ้าพิเศษ (คอยล์) ในอุปกรณ์สำหรับแสดงข้อมูลในรูปแบบภาพ (CRT ตัวบ่งชี้และอุปกรณ์อื่น ๆ ) องค์ประกอบโครงสร้างพิเศษที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย - หน้าจอด้วยความช่วยเหลือซึ่งพลังงานของการไหลของอิเล็กตรอนหรือสนามไฟฟ้าถูกแปลงเป็นรังสีแสง (แสง) ของ ร่างกาย. การออกแบบอิเล็กโทรดมีความหลากหลายมากและถูกกำหนดโดยวัตถุประสงค์ของอุปกรณ์และสภาพการทำงานของอุปกรณ์

EVP และกระบอกไฮดรอลิกแตกหักทำจากแก้ว โลหะ เซรามิค และวัสดุเหล่านี้ผสมผสานกัน สรุปจากอิเล็กโทรดจะทำผ่านพื้นผิวฐาน ปลาย และด้านข้างของกระบอกสูบ

หลอดไฟอิเล็กทรอนิกส์เป็น EVP ที่ทำงานโดยการควบคุมความเข้มของการไหลของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ในสุญญากาศหรือก๊าซทำให้บริสุทธิ์ระหว่างอิเล็กโทรด

หลอดอิเล็กทรอนิกส์ตั้งใจ สำหรับให้แสงสว่าง (ไฟแฟลช, ไฟซีนอน, หลอดปรอท และหลอดโซเดียม)

หลอดสุญญากาศอิเล็กทรอนิกส์ประเภทหลัก:

ไดโอด (สร้างอย่างง่ายดายสำหรับแรงดันไฟฟ้าสูง ดูคีโนตรอน), ไทรโอด, เทโทรด, เพนโทด, บีมเตโตรด และเพนโทด (ตามรูปแบบต่างๆ ของประเภทเหล่านี้), เฮกโซด, เฮปโทเดส, ออคโทด, โนโนด, โคมไฟรวม (จริงๆ แล้วรวมหลอด 2 หลอดขึ้นไปในกระบอกเดียว )

ตามจำนวนอิเล็กโทรด หลอดอิเล็กทรอนิกส์แบ่งออกเป็น:

สองอิเล็กโทรด (ไดโอด); สามอิเล็กโทรด (triodes); สี่อิเล็กโทรด (tetrodes); ห้าอิเล็กโทรด (เพนโทด) และแม้แต่เจ็ดอิเล็กโทรด (เฮปโทดหรือเพนทาไกรด์)

สิ่งที่ไม่ได้อยู่ในคำถาม แต่อยู่ในบทสรุป!

คำนิยาม . อุปกรณ์สุญญากาศไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่มีหลักการทำงานตามการใช้ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าในก๊าซหรือสุญญากาศที่เกิดขึ้นในพื้นที่ทำงานที่แยกออกจากสิ่งแวดล้อมด้วยเปลือก (กระบอกสูบ) ที่กันก๊าซ

อุปกรณ์สุญญากาศไฟฟ้าและอุปกรณ์ปล่อยก๊าซทำขึ้นในรูปแบบของกระบอกแก้ว เซรามิก หรือโลหะ ซึ่งภายในอิเล็กโทรดจะถูกวางไว้ภายใต้สภาวะสุญญากาศสูงหรือก๊าซเฉื่อย: แคโทด แอโนด กริด แคโทดเป็นตัวแผ่รังสี (ตัวปล่อย) ของอิเล็กตรอนอิสระ ส่วนขั้วบวกเป็นตัวสะสม (ตัวสะสม) ของตัวพาประจุ กระแสแอโนดถูกควบคุมโดยใช้กริดหรืออิเล็กโทรดควบคุม

เพื่อให้เข้าใจถึงอุปกรณ์สูญญากาศไฟฟ้าและการปล่อยก๊าซที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์การบิน ลองพิจารณาการจำแนกประเภทอุปกรณ์เหล่านี้

การจำแนกประเภทและการกำหนดกราฟิกเชิงสัญลักษณ์

1. ขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กโทรด อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะถูกแบ่งออกเป็นสองอิเล็กโทรด (ไดโอดสุญญากาศ), สามอิเล็กโทรด (ไตรโอดสุญญากาศ) และหลอดหลายอิเล็กโทรด

ข้าว. 1.

ไดโอดไฟฟ้าสุญญากาศ -นี่คือหลอดไฟสองขั้วที่ประกอบด้วยแคโทดและแอโนด หากแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวกเป็นบวกสัมพันธ์กับแคโทด อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากแคโทดจะเคลื่อนไปทางขั้วบวก ทำให้เกิดกระแสขั้วบวก เมื่อแรงดันไฟฟ้าเป็นลบ จะไม่มีกระแสไฟฟ้าที่ขั้วบวก ดังนั้นไดโอดจึงนำไฟฟ้าไปในทิศทางเดียวเท่านั้น คุณสมบัติของไดโอดนี้กำหนดวัตถุประสงค์หลัก - การแก้ไขกระแสสลับ การกำหนดกราฟิกเชิงสัญลักษณ์ของไดโอดสูญญากาศไฟฟ้าแสดงไว้ในรูปที่ 1 1.

ไตรโอดไฟฟ้าสุญญากาศ- นี่คือหลอดไฟสามขั้วซึ่งมีกริดอยู่ระหว่างขั้วบวกและแคโทด ตารางถูกออกแบบมาเพื่อควบคุมกระแสแอโนด แรงดันไฟฟ้ากริดจะเปลี่ยนสนามระหว่างแอโนดและแคโทด และส่งผลต่อกระแสแอโนด หากแรงดันไฟฟ้าบนกริดเป็นลบสัมพันธ์กับแคโทด ก็จะมีฤทธิ์ยับยั้งอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากแคโทด ซึ่งส่งผลให้กระแสแอโนดลดลง เมื่อแรงดันไฟฟ้ากริดเป็นบวก จะมีผลเร่งต่ออิเล็กตรอน ส่งผลให้กระแสแอโนดเพิ่มขึ้น ในกรณีนี้ ส่วนหนึ่งของอิเล็กตรอนกระทบกับกริดทำให้เกิดกระแสกริด ดังนั้นกริดจึงเป็นอิเล็กโทรดควบคุมซึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้าที่ให้คุณเปลี่ยนกระแสแอโนดได้

การกำหนดกราฟิกแบบเดิมของไตรโอดสุญญากาศไฟฟ้าแสดงไว้ในรูปที่ 1 2.

ข้าว. 2.

เพื่อเพิ่มผลกระทบต่อกระแสแอโนด ตารางจะตั้งอยู่ใกล้กับแคโทดมากขึ้น เมื่อแรงดันไฟฟ้าบนกริดเป็นลบ จะไม่มีกระแสไฟฟ้าอยู่ในนั้น

ข้าว. 3. การกำหนดกราฟิกแบบธรรมดาของไตรโอด: a - พร้อมตารางแคโทด; b - พร้อมตารางหน้าจอ

ถึง โคมไฟมัลติกริดเกี่ยวข้อง: เตโตรด- มีสองกริด เพนโทเดส- มีสามกริด เฮกโซด- มีสี่กริด เฮปโทด- มีห้ากริดและ ออคโทด- มีหกกริด ที่พบมากที่สุดคือ tetrodes และ pentodes

ยู เตโตรดกริดอันใดอันหนึ่งเรียกว่ากริดควบคุมและมีแรงดันลบ ตารางอื่นตั้งอยู่ระหว่างส่วนควบคุมและขั้วบวกหรือระหว่างส่วนควบคุมกับแคโทด ในกรณีแรกกริดดังกล่าวเรียกว่าการป้องกันในแคโทดที่สอง

การกำหนดกราฟิกแบบเดิมของเตโตรดสุญญากาศไฟฟ้าแสดงไว้ในรูปที่ 1 3.

ในเตโตรดที่มีตะแกรงกรอง กระแสแคโทดจะถูกกระจายระหว่างตะแกรงกรองและขั้วบวก ข้อได้เปรียบหลักของ tetrode ดังกล่าวคือการลดความจุระหว่างขั้วบวกและตารางควบคุม ตาข่ายป้องกันจะลดความจุนี้เหลือเพียงเศษส่วนของพิโคฟาราด และลดการซึมผ่านของขั้วบวก

อย่างไรก็ตาม ความใกล้ชิดของกริดป้องกันกับขั้วบวกมีข้อเสียที่ขั้วบวกจะปรากฏขึ้นที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ เอฟเฟกต์ไดนาตรอน- การลดลงของกระแสแอโนดเนื่องจากการแผ่รังสีทุติยภูมิ (จุ่มลงในลักษณะแอโนด (รูปที่ 3.4)) ในกรณีนี้ อิเล็กตรอนทุติยภูมิจะไม่กลับไปยังแคโทด แต่จะถูกจับโดยตะแกรงกรอง

เพนโทดเรียกว่าโคมมีสามตะแกรง การนำกริดที่สามมาใช้นั้นมีสาเหตุมาจากความจำเป็นในการกำจัดลักษณะเอฟเฟกต์ไดนาตรอนของเตโตรด ตารางนี้เรียกว่าการป้องกัน (หรือ antidynatron) และตั้งอยู่ระหว่างตารางป้องกันและขั้วบวก แรงดันไฟฟ้าบนกริดนี้มักจะทำให้เท่ากับแรงดันไฟฟ้าบนแคโทด ด้วยเหตุนี้ บางครั้งจึงเชื่อมต่อกับแคโทดภายในขวด ผลกระทบของไดนาตรอนจะถูกกำจัดออกไปเนื่องจากมีสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นในช่องว่างระหว่างขั้วบวกและตะแกรงกรอง ในเวลาเดียวกัน สิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นนี้ไม่ได้เป็นอุปสรรคสำคัญต่ออิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เข้าหาขั้วบวกด้วยความเร็วสูง

2. ตามคุณสมบัติการออกแบบของวงจรฟิลาเมนต์ หลอดอิเล็กทรอนิกส์จะถูกแบ่งออกเป็นหลอดที่มีแคโทดที่ให้ความร้อนโดยตรง และหลอดที่มีแคโทดที่ให้ความร้อนทางอ้อม

แคโทดฟิลาเมนต์โดยตรงเป็นเส้นใยโลหะที่ทำจากวัสดุที่มีความต้านทานสูง (ทังสเตนหรือแทนทาลัม) ซึ่งกระแสไฟไหลผ่าน แคโทดนี้มีคุณลักษณะเฉพาะคือการสูญเสียความร้อนต่ำ การออกแบบที่เรียบง่าย และความเฉื่อยทางความร้อนต่ำ ข้อเสียของแคโทดคือต้องใช้พลังงานไฟฟ้ากระแสตรง เมื่อขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความถี่ 50 เฮิรตซ์ กระแสไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจะเปลี่ยนเป็นสองเท่าของความถี่ของแรงดันไฟฟ้า ซึ่งจะสร้างเสียงรบกวนพื้นหลังความถี่ต่ำที่ไม่พึงประสงค์

แคโทดไส้หลอดทางอ้อมหมายถึงหลอดที่มีเส้นใยอยู่ข้างใน เส้นใยถูกแยกออกจากแคโทด เป็นผลให้อุณหภูมิและการเต้นเป็นจังหวะของการปล่อยกระแสไฟฟ้าเมื่อจ่ายไฟให้กับไส้หลอดด้วยกระแสสลับจะราบรื่นขึ้น

• 3. ตามวัตถุประสงค์โคมไฟแบ่งออกเป็น เครื่องรับ-เครื่องขยายเสียง, เครื่องกำเนิดไฟฟ้า, เครื่องแปลงความถี่, เครื่องตรวจจับ, การวัดและอื่น ๆ
• 4. ขึ้นอยู่กับช่วงความถี่การทำงานแยกแยะระหว่างโคมไฟ ต่ำ (ตั้งแต่ 1 - 30 MHz) สูง(ตั้งแต่ 30 ถึง 600 MHz) และ สูงเป็นพิเศษ(มากกว่า 600 MHz)
• 5. ตามประเภทของการปล่อยสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์แยกแยะโคมไฟด้วย เทอร์โมนิก, รองและ ตาแมวการปล่อยมลพิษ

การปล่อยอิเล็กตรอนเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อสร้างการไหลของอิเล็กตรอนภายในอุปกรณ์สูญญากาศไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรด

การปล่อยความร้อนเป็นกระบวนการของอิเล็กตรอนที่ปล่อยให้ของแข็งหรือของเหลวเข้าไปในสุญญากาศหรือก๊าซ

การปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิหมายถึงการปล่อยอิเล็กตรอนโดยร่างกายเนื่องจากการทิ้งระเบิดโดยอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากอีกวัตถุหนึ่ง

การปล่อยโฟโตอิเล็กตรอนหมายถึงการปล่อยอิเล็กตรอนโดยวัตถุที่อยู่ในการไหลของพลังงานรังสี

2.1.2 ลักษณะและพารามิเตอร์

ลักษณะของหลอดไฟแสดงถึงการพึ่งพากระแสกับแรงดันไฟฟ้าในวงจรต่างๆ ประเมินคุณสมบัติของหลอดอิเล็กตรอนโดย ขั้วบวกหรือ ขั้วบวกตารางลักษณะคงที่

ขั้วบวกลักษณะคงที่คือการพึ่งพากระแสแอโนดที่แสดงออกมาเป็นกราฟิก ฉัน กจากแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวก ยู ก. ติดยาเสพติด ฉัน ก = ฉ(ยู ก) จะถูกลบออกสำหรับค่าแรงดันไฟฟ้าคงที่หลายค่า ยู กับ(ข้อยกเว้นคือคุณลักษณะแอโนดของไดโอด) ลักษณะของขั้วบวกจะถูกกำหนดโดยจำนวนอิเล็กโทรดในหลอดไฟ (รูปที่ 4)

ข้าว. 4. ลักษณะแอโนดของหลอดอิเล็กทรอนิกส์: a - ไดโอด; ข - ไตรโอด; ค - เทโทรด; ก. - เพนโทด

ลักษณะคงที่ของแอโนด-กริดจะแสดงการขึ้นต่อกันของกระแสแอโนดในรูปแบบกราฟิก ฉัน กจากแรงดันไฟฟ้าของกริด ยู คที่ค่าคงที่ของแรงดันแอโนด ยู ก. เช่นเดียวกับลักษณะการพึ่งพาขั้วบวก ฉัน ก = ฉ(อ กับ ) ใช้สำหรับค่าคงที่หลายค่าของแรงดันแอโนด Ua (รูปที่ 5)

ยิ่งแรงดันแอโนดสูงขึ้น ยู กยิ่งคุณลักษณะกริดแอโนดกริดสูงขึ้นและไปทางซ้าย ฉัน ก = ฉ(อ กับ ) . สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าที่แรงดันแอโนดที่สูงกว่า แรงดันลบที่มากขึ้นจะต้องถูกจ่ายให้กับโครงข่าย เพื่อให้สนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในช่องว่างระหว่างแคโทดและโครงข่ายยังคงขนาดไม่เปลี่ยนแปลง

ถึง พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าพื้นฐานไดโอดสุญญากาศมีดังต่อไปนี้: อุปกรณ์ปล่อยก๊าซสุญญากาศ

1. ความต้านทาน DC ภายใน:

ที่ไหน ยู ก- ส่วนประกอบคงที่ของแรงดันแอโนด ฉัน ก- องค์ประกอบคงที่ของกระแสแอโนด

ข้าว. 5. ลักษณะแอโนดกริดของหลอดอิเล็กตรอน: a - ไตรโอด; ข - เพนโทด

2. ความต้านทานส่วนต่างภายใน R งไดโอดแสดงถึงความต้านทานของช่องว่างระหว่างขั้วบวกและแคโทดสำหรับกระแสสลับ มันเป็นส่วนกลับของความชันและถูกกำหนดโดยใช้คุณสมบัติคงที่ของแอโนด (รูปที่ 3.4, a):

และมักจะมีค่าเป็นร้อยหรือบางครั้งก็เป็นสิบโอห์ม

มักจะต่อต้าน ร 0 มากกว่า ร ง .

3. สโลป สแสดงให้เห็นว่ากระแสแอโนดเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อแรงดันแอโนดเปลี่ยนแปลง และแสดงโดยการพึ่งพาต่อไปนี้:

• 4. แรงดันไฟฟ้าของไส้หลอด U n- แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับฮีตเตอร์ ค่านี้เป็นมูลค่าหนังสือเดินทาง เมื่อหลอดไฟได้รับความร้อนต่ำเกินไป อุณหภูมิแคโทดจะลดลง ส่งผลให้กระแสไฟที่ปล่อยออกมาด้วย เมื่อแรงดันไฟฟ้าของไส้หลอดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ยู nอายุการใช้งานของแคโทดลดลงอย่างรวดเร็วดังนั้นแรงดันไฟฟ้าของไส้หลอดไม่ควรเบี่ยงเบนเกิน 10% จากค่าที่ระบุ
• 5. การปล่อยกระแสไฟฟ้า I จ - กระแสสูงสุดที่สามารถได้รับอันเป็นผลมาจากการปล่อยอิเล็กตรอนโดยแคโทดเทอร์โมนิก มันถูกแสดงด้วยประจุทั้งหมดของอิเล็กตรอนที่ปล่อยแคโทดเทอร์โมนิกออกไปในหนึ่งวินาที
• 6. แรงดันย้อนกลับไดโอดที่อนุญาต U ถึงสูงสุด- แรงดันลบสูงสุดที่ขั้วบวกที่ไดโอดสามารถทนได้โดยไม่ละเมิดคุณสมบัติของการนำไฟฟ้าทางเดียว

พารามิเตอร์ของไดโอดสุญญากาศแบบอนุกรมบางตัวแสดงไว้ในตารางที่ 1 1.

ตารางที่ 1. พารามิเตอร์หลักของไดโอดสูญญากาศแบบอนุกรม

พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าหลักของหลอดอิเล็กทรอนิกส์ที่ประกอบด้วยอิเล็กโทรดตั้งแต่สามอิเล็กโทรดขึ้นไป ได้แก่:

1. ความต้านทานภายใน (เอาต์พุต) ของหลอดไฟคือความต้านทานของช่องว่างแอโนด - แคโทดของหลอดไฟสำหรับส่วนประกอบสลับของกระแสแอโนดถูกกำหนดโดยสูตร:

ที่ไหน ยู ก - การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วบวก V; ฉัน ก- การเปลี่ยนแปลงกระแสแอโนด, mA สำหรับไดโอดสุญญากาศ ความต้านทานภายในเรียกว่าความต้านทานกระแสสลับและกำหนดเป็น:

2. ความชันของลักษณะ Sแสดงจำนวนมิลลิแอมป์ที่กระแสแอโนดของหลอดไฟจะเปลี่ยนแปลงเมื่อแรงดันไฟฟ้าบนกริดควบคุมเปลี่ยนแปลง 1 V ที่แรงดันไฟฟ้าคงที่บนแอโนดและกริดอื่น ๆ:

ที่ไหน ยู กับ - การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าของกริด, V.

ควรสังเกตว่ายิ่งความชันมากเท่าใด การควบคุมกริดก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น และยิ่งได้รับหลอดไฟมากขึ้นเท่านั้น สิ่งอื่นๆ ทั้งหมดก็เท่าเทียมกัน

3. กำไรคงที่แสดงจำนวนครั้งที่การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าบนกริดแรกส่งผลต่อกระแสแอโนดแรงกว่าการเปลี่ยนแปลงแรงดันแอโนด อัตราขยายถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงแรงดันแอโนดต่อการเปลี่ยนแปลงแรงดันกริด ซึ่งส่งผลต่อกระแสแอโนดเท่ากัน:

4. กำลังงานที่กระจายไปที่ขั้วบวกถูกกำหนดโดยสูตร:

5. กำลังขับ Pout แสดงถึงพลังงานที่มีประโยชน์ที่หลอดไฟจ่ายให้กับวงจรภายนอก

พารามิเตอร์ของอนุกรมไตรโอด เตโตรด และเพนโทดแสดงไว้ในตาราง 2.

ตารางที่ 2. พารามิเตอร์พื้นฐานของอนุกรมไตรโอด เตโตรด และเพนโทด