Mga aparatong electrovacuum na may electrostatic at dynamic na kontrol. Disenyo at prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga electrovacuum device. Mga uri ng mga vacuum tube at ang kanilang mga lugar ng aplikasyon Pag-uuri at graphic na pagtatalaga

Ang mga modernong vacuum device ay may utang na loob sa American inventor na si Thomas Edison. Siya ang bumuo ng unang matagumpay na paraan ng pag-iilaw, gamit ang isang electric light bulb.

Kasaysayan ng lampara

Ngayon ay mahirap paniwalaan na ang kuryente ay hindi umiiral sa lahat ng makasaysayang panahon. Ang unang maliwanag na bombilya ay lumitaw lamang sa pagtatapos ng ikalabinsiyam na siglo. Nagawa ni Edison na bumuo ng isang modelo ng bombilya na naglalaman ng carbon, platinum, at bamboo filament. Ang siyentipikong ito ang wastong tinawag na "ama" ng modernong bombilya. Pinasimple niya ang circuit ng bombilya at makabuluhang nabawasan ang gastos ng produksyon. Bilang isang resulta, hindi gas, ngunit electric lighting ang lumitaw sa mga kalye, at ang mga bagong kagamitan sa pag-iilaw ay nagsimulang tawaging Edison lamp. Si Thomas ay nagtrabaho nang mahabang panahon upang mapabuti ang kanyang imbensyon, bilang isang resulta, ang paggamit ng mga kandila ay naging isang hindi kumikitang gawain.

Prinsipyo ng operasyon

Anong device ang mayroon ang Edison incandescent light bulbs? Ang bawat device ay may filament body, isang glass bulb, isang pangunahing contact, mga electrodes, at isang base. Ang bawat isa sa kanila ay may sariling functional na layunin.

Ang kakanyahan ng pagpapatakbo ng device na ito ay ang mga sumusunod. Kapag ang isang filament body ay malakas na pinainit ng isang stream ng mga sisingilin na particle, ang elektrikal na enerhiya ay na-convert sa liwanag.

Upang ang radiation ay maramdaman ng mata ng tao, kinakailangan na maabot ang temperatura na hindi bababa sa 580 degrees.

Sa mga metal, ang tungsten ay may pinakamataas na punto ng pagkatunaw, kaya't mula dito ang katawan ng filament ay ginawa. Upang bawasan ang lakas ng tunog, ang kawad ay nagsimulang ayusin sa isang spiral.

Sa kabila ng mataas na paglaban sa kemikal ng tungsten, para sa pinakamataas na proteksyon nito mula sa proseso ng kaagnasan, ang katawan ng filament ay inilalagay sa isang selyadong sisidlan ng salamin kung saan ang hangin ay dati nang nabomba palabas. Sa halip, ang isang hindi gumagalaw na gas ay pumped sa flask, na pumipigil sa tungsten wire mula sa pagpasok sa oksihenasyon reaksyon. Ang argon ay kadalasang ginagamit bilang isang inert gas, kung minsan ay ginagamit ang nitrogen o krypton.

Ang kakanyahan ng imbensyon ni Edison ay ang pagsingaw na nangyayari sa matagal na pag-init ng metal ay pinipigilan ng presyon na nilikha ng inert gas.

Mga Tampok ng Lamp

Mayroong ilang iba't ibang mga lamp na idinisenyo upang maipaliwanag ang isang malaking lugar. Ang kakaiba ng imbensyon ni Edison ay ang kakayahang ayusin ang kapangyarihan ng aparatong ito na isinasaalang-alang ang lugar na iluminado.

Nag-aalok ang mga tagagawa ng iba't ibang uri ng lamp, na naiiba sa buhay ng serbisyo, laki, at kapangyarihan. Tingnan natin ang ilang uri ng mga electrical appliances na ito.

Ang pinakakaraniwang vacuum tubes ay LON. Ganap silang sumusunod sa mga kinakailangan sa kalinisan, at ang kanilang average na buhay ng serbisyo ay 1000 oras.

Kabilang sa mga disadvantages ng mga pangkalahatang layunin na lamp, itinatampok namin ang mababang Humigit-kumulang 5 porsiyento ng elektrikal na enerhiya ay nagiging liwanag, ang natitira ay inilabas sa anyo ng init.

Mga spotlight lamp

Mayroon silang medyo mataas na kapangyarihan at idinisenyo upang maipaliwanag ang malalaking lugar. Ang mga aparatong electrovacuum ay nahahati sa tatlong pangkat:

• projection ng pelikula;
• mga parola;
• Pangkalahatang layunin.

Ang pinagmumulan ng ilaw ng floodlight ay naiiba sa haba ng katawan ng filament; mayroon itong mas compact na mga sukat, na ginagawang posible upang mapataas ang pangkalahatang liwanag at mapabuti ang pagtutok ng daloy ng liwanag.

Ang mga mirror na de-kuryenteng vacuum device ay may reflective aluminum layer at ibang disenyo ng bulb.

Ang bahagi nito na nilayon upang magsagawa ng liwanag ay gawa sa frosted glass. Pinapayagan ka nitong gawing malambot ang liwanag at bawasan ang magkakaibang mga anino mula sa iba't ibang bagay. Ang ganitong mga electrovacuum device ay ginagamit para sa panloob na pag-iilaw.

Sa loob ng halogen flask mayroong bromine o iodine compounds. Salamat sa kanilang kakayahang makatiis ng mga temperatura hanggang sa 3000 K, ang mga lamp ay may buhay ng serbisyo na halos 2000 na oras. Ngunit ang mapagkukunang ito ay mayroon ding mga disbentaha, halimbawa, ang isang halogen lamp ay may mababang electrical resistance kapag lumalamig.

Mga pangunahing setting

Sa isang Edison incandescent lamp, ang tungsten filament ay nakaayos sa iba't ibang hugis. Para sa matatag na operasyon ng naturang aparato, kinakailangan ang isang boltahe ng 220 V. Sa karaniwan, ang buhay ng serbisyo nito ay mula 3000 hanggang 3500 na oras. Isinasaalang-alang na ang temperatura ng kulay ay 2700 K, ang lampara ay nagbibigay ng puting mainit o dilaw na spectrum. Sa kasalukuyan, ang mga lamp ay inaalok sa iba't ibang laki (E27). Kung ninanais, maaari kang pumili ng lampara sa anyo ng isang hairpin, herringbone, o spiral para sa ceiling chandelier o wall lighting fixture.

Ang imbensyon ni Edison ay nahahati sa magkakahiwalay na klase ayon sa bilang ng mga filament ng tungsten. Direktang nakadepende sa indicator na ito ang halaga ng lighting device, kapangyarihan nito, at buhay ng serbisyo.

Prinsipyo ng pagpapatakbo ng EVL

Ang Thermionic emission ay binubuo ng paglabas ng mga electron ng isang pinainit na filament body sa isang vacuum o inert na kapaligiran na nilikha sa loob ng bombilya. Ang isang magnetic o electric field ay ginagamit upang kontrolin ang daloy ng mga electron.

Ginagawang posible ng Thermionic emission na praktikal na gamitin ang mga positibong katangian ng daloy ng elektron - upang makabuo at palakasin ang mga electrical oscillations ng iba't ibang frequency.

Mga tampok ng mga tubo ng radyo

Ang vacuum diode ay ang batayan ng radio engineering. Ang disenyo ng lampara ay may dalawang electrodes (cathode at anode) at isang grid. Ang katod ay nagbibigay ng paglabas; para dito, ang isang layer ng tungsten ay pinahiran ng barium o thorium. Ang anode ay ginawa sa anyo ng isang plato na gawa sa nikel, molibdenum, at grapayt. Ang grid ay isang separator sa pagitan ng mga electrodes. Kapag ang gumaganang likido ay pinainit mula sa gumagalaw na mga particle, isang malakas na electric current ang nalilikha sa isang vacuum. Ang mga aparatong electrovacuum ng ganitong uri ay bumubuo ng batayan ng engineering ng radyo. Sa ikalawang kalahati ng huling siglo, ang mga vacuum tube ay ginamit sa iba't ibang lugar ng teknikal at radio-electronic na industriya.

Kung wala ang mga ito imposibleng gumawa ng mga radyo, telebisyon, espesyal na kagamitan, at mga kompyuter.

Mga lugar ng aplikasyon

Sa pagbuo ng precision instrumentation at radio electronics, ang mga lamp na ito ay nawala ang kanilang kaugnayan at tumigil sa paggamit sa isang malaking sukat.

Ngunit kahit ngayon ay may mga pang-industriyang lugar na nangangailangan ng EVL, dahil ang isang vacuum lamp lamang ang maaaring matiyak ang pagpapatakbo ng mga aparato ayon sa ibinigay na mga parameter sa isang tiyak na kapaligiran.

Ang EVL ay partikular na interes sa militar-industrial complex, dahil ang mga vacuum tube ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas ng paglaban sa mga electromagnetic pulse.

Ang isang kagamitang militar ay maaaring maglaman ng hanggang isang daang EVL. Karamihan sa mga semiconductor na materyales at elektronikong elektroniko ay hindi maaaring gumana sa ilalim ng mas mataas na radiation, gayundin sa mga kondisyon ng natural na vacuum (sa espasyo).

Nag-aambag ang EVL sa pagtaas ng pagiging maaasahan at tibay ng mga satellite at space rocket.

Konklusyon

Sa mga electrovacuum device na nagbibigay-daan sa pagbuo, pagpapalakas, at pag-convert ng electromagnetic energy, ang working space ay ganap na walang hangin, na nababakuran mula sa atmospera ng isang hindi mapasok na shell.

Ang pagtuklas ng thermionic emission ay humantong sa paglikha ng isang simpleng two-electrode lamp na tinatawag na vacuum diode.

Kapag nakakonekta ito sa isang de-koryenteng circuit, may lalabas na kasalukuyang sa loob ng device. Kapag nagbago ang polarity ng boltahe, nawawala ito, gaano man kainit ang katod. Sa pamamagitan ng pagpapanatili ng isang pare-pareho na temperatura ng pinainit na katod, posible na magtatag ng isang direktang relasyon sa pagitan ng boltahe ng anode at kasalukuyang lakas. Ang mga resulta na nakuha ay nagsimulang gamitin sa pagbuo ng mga electronic vacuum device.

Halimbawa, ang triode ay isang electron tube na may tatlong electrodes: isang anode, isang thermionic cathode, at isang control grid.

Ito ay mga triode na naging unang mga aparato na ginamit upang palakasin ang mga de-koryenteng signal sa simula ng huling siglo. Sa kasalukuyan, ang mga triode ay pinalitan ng mga semiconductor transistors. Ang mga vacuum triode ay ginagamit lamang sa mga lugar na iyon kung saan kinakailangan na i-convert ang mga high-power na signal na may maliit na bilang ng mga aktibong bahagi, at ang timbang at mga sukat ay maaaring mapabayaan.

Ang mga makapangyarihang radio tubes ay maihahambing sa mga transistor sa mga tuntunin ng kahusayan at pagiging maaasahan, ngunit ang kanilang buhay ng serbisyo ay mas maikli. Sa mga low-power triode, karamihan sa filament ay napupunta sa cascade power consumption, kung minsan ang halaga nito ay umabot sa 50%.

Ang Tetrodes ay isang electronic double-grid tube na idinisenyo upang pataasin ang kapangyarihan at boltahe ng mga electrical signal. Ang mga device na ito ay may mas mataas na pakinabang kumpara sa isang triode. Ginagawang posible ng ganitong mga tampok sa disenyo na gumamit ng mga tetrode upang palakasin ang mga mababang frequency sa mga telebisyon, receiver, at iba pang kagamitan sa radyo.

Ang mga mamimili ay aktibong gumagamit ng mga incandescent lamp, kung saan ang filament body ay isang tungsten spiral o wire. Ang mga device na ito ay may kapangyarihan mula 25 hanggang 100 W, ang kanilang buhay ng serbisyo ay 2500-3000 na oras. Nag-aalok ang mga tagagawa ng mga lamp na may iba't ibang mga base, hugis, at sukat, kaya maaari kang pumili ng opsyon sa lampara na isinasaalang-alang ang mga katangian ng aparato sa pag-iilaw at ang lugar ng silid.

Ang mga electrovacuum device ay mga device para sa pag-convert, pagpapalakas at pagbuo ng electromagnetic energy, kung saan ang working space ay nakahiwalay sa hangin at pinoprotektahan mula sa nakapaligid na kapaligiran ng isang matibay na gas-tight shell.

Ang mga electrovacuum device ay kinabibilangan ng gas-discharge electronic device, kung saan ang daloy ng mga electron ay pumasa sa isang gas, vacuum electronic device, kung saan ang daloy ng mga electron ay pumasa sa isang vacuum, at mga incandescent lamp.

Ang mga maliwanag na lampara ay ang pinakakaraniwang uri ng mga de-kuryenteng vacuum device. Ang pag-alis ng hangin mula sa silindro ng lampara ay pumipigil sa oxygen sa pag-oxidize ng filament. Pagkatapos alisin ang hangin upang mabawasan ang pagsingaw ng mainit na filament, ang ilang mga uri ng mga lamp na maliwanag na maliwanag ay puno ng inert gas. Ginagawa nitong posible na dagdagan ang operating temperatura ng filament, sa gayon ang pagtaas ng makinang na kahusayan ng mga lamp nang hindi binabawasan ang kanilang buhay ng serbisyo. Ang pagkakaroon ng isang inert gas ay hindi nakakaapekto sa conversion ng elektrikal na enerhiya na ibinibigay sa lampara sa liwanag. Ang mga vacuum na elektronikong aparato ay ginawa sa paraang sa operating mode ang presyon ng mga natitirang gas sa loob ng silindro ay katumbas ng 10-6-KG10 mm Hg. Art.

Ang mga ions ng natitirang mga gas sa isang naibigay na antas ng rarefaction ay hindi nakakaapekto sa mga trajectory ng mga electron at ang ingay na nalilikha ng daloy ng mga naturang ions habang papalapit sila sa cathode ay medyo maliit. Ang mga naturang electrovacuum device ay sumasaklaw sa ilang klase ng mga device.

1. Electronic tubes - pentodes, tetrodes, triodes, atbp.; kinakailangan upang i-convert ang direktang kasalukuyang enerhiya sa enerhiya ng mga electrical vibrations na may dalas na hanggang 3 x 109 Hz. Ang mga pangunahing lugar ng paggamit ng mga vacuum tube ay pagsasahimpapawid sa radyo, inhinyero ng radyo, komunikasyon sa radyo, at telebisyon.

2. Electrovacuum microwave device - mga magnetron at magnetron-type na device, reflective at transit klystron, backward wave lamp at travelling wave lamp, atbp.; ay dinisenyo upang i-convert ang direktang kasalukuyang enerhiya sa enerhiya ng mga electromagnetic oscillations na may mga frequency mula 3 x 108 hanggang 3 x 1012 Hz. Ang mga electrovacuum microwave device ay pangunahing ginagamit sa radar at mga kagamitan sa telebisyon para sa pagpapadala ng mga signal sa telebisyon sa pamamagitan ng mga linya ng komunikasyon ng radio relay, komunikasyon sa radyo ng microwave, at mga linya ng satellite.

3. Cathode ray device - oscillographic cathode ray tubes, storage cathode ray tubes, picture tubes, atbp.; ay inilaan para sa iba't ibang mga pagbabagong-anyo ng impormasyon na ipinakita sa anyo ng mga ilaw o mga de-koryenteng signal (halimbawa, visual na pagpapakita ng mga de-koryenteng signal, conversion ng isang dalawang-dimensional na optical na imahe sa isang pagkakasunud-sunod ng mga signal ng telebisyon at vice versa).

4. Mga aparatong photoelectronic - nagpapadala ng mga tubo sa telebisyon, mga vacuum na photocell, mga photomultiplier; nagsisilbing convert ng optical radiation sa electric current at ginagamit sa mga automation device, nuclear physics, telebisyon, astronomy, sound cinema, fax communications, atbp.

5. Vacuum indicators - mga digital indicator lamp, electronic light indicator, atbp. Ang operasyon ng indicator lamp ay batay sa conversion ng direktang kasalukuyang enerhiya sa liwanag na enerhiya. Ginagamit sa mga radio receiver, mga kagamitan sa pagpapakita ng impormasyon, mga instrumento sa pagsukat, atbp.

6. X-ray tubes; i-convert ang direktang kasalukuyang enerhiya sa x-ray. Ginamit: sa gamot - para sa pag-diagnose ng isang bilang ng mga sakit; sa industriya - upang makahanap ng hindi nakikitang mga panloob na depekto sa iba't ibang mga produkto; sa kimika at pisika - upang matukoy ang istraktura ng mga organikong sangkap, ang kemikal na komposisyon ng bagay, mga parameter at istraktura ng mga kristal na sala-sala ng mga solido; sa biology - upang matukoy ang istraktura ng mga kumplikadong molekula.

Sa gas-discharge electronic device, ang presyon ng gas ay, bilang panuntunan, mas mababa kaysa sa atmospheric pressure, kaya naman inuri sila bilang mga electric vacuum device. Ang klase ng gas-discharge electric vacuum device ay sumasaklaw sa ilang uri ng mga device.

1. Mataas na kapangyarihan ion device hanggang sa ilang megawatts sa mga alon hanggang sa isang libong amperes, ang aksyon na kung saan ay batay sa neutralisasyon ng space charge ng mga gas ions. Ang mga katulad na electric vacuum device ay kinabibilangan ng mga mercury valve na ginagamit upang i-convert ang alternating current sa direktang agos sa industriya, transportasyon ng riles at iba pang mga industriya; pulsed hydrogen ta-sitrons at thyratrons, na idinisenyo upang i-convert ang direct current sa pulsed current sa mga device para sa electric spark processing ng mga metal, radar, atbp.; clipper device at spark gaps na ginagamit upang protektahan ang mga kagamitan mula sa mga overvoltage.

2. Ang mga pinagmumulan ng liwanag na naglalabas ng gas ng tuluy-tuloy na radiation, na ginagamit para sa mga silid ng pag-iilaw, mga kalye, sa mga kagamitan sa pelikula, mga iluminadong advertisement, atbp., at mga pulsed na pinagmumulan ng liwanag, na ginagamit sa mga telemechanics at automation device, paghahatid ng impormasyon, optical na lokasyon, atbp.

3. Mga tagapagpahiwatig ng gas-discharge (matrix, sign, linear, signal), na idinisenyo para sa visual na pagpaparami ng impormasyon sa mga computer at iba pang device.

4. Quantum gas-discharge device na nagko-convert ng direktang kasalukuyang enerhiya sa magkakaugnay na radiation - mga gas laser, mga pamantayan ng dalas ng dami.

Electrovacuum na aparato- isang aparato na idinisenyo upang bumuo, palakasin at i-convert ang electromagnetic energy, kung saan ang working space ay napalaya mula sa hangin at pinoprotektahan mula sa nakapaligid na atmospera sa pamamagitan ng isang hindi malalampasan na shell.

Kasama sa mga naturang device ang parehong vacuum electronic device, kung saan ang daloy ng mga electron ay pumasa sa isang vacuum, at gas-discharge electronic device, kung saan ang daloy ng mga electron ay pumasa sa isang gas. Kasama rin sa mga electric vacuum device ang mga incandescent lamp.

Sa mga aparatong electrovacuum, ang pagpapadaloy ay isinasagawa ng mga electron o ions na gumagalaw sa pagitan ng mga electrodes sa pamamagitan ng vacuum o gas.

Ang simula ay ginawa sa pagtuklas ng mga thermionic electron. Noong 1884, natuklasan ng sikat na Amerikanong imbentor na si Thomas Alva Edison, sa paghahanap ng makatuwirang disenyo para sa isang maliwanag na lampara, ang epekto na ipinangalan sa kanya. Narito ang kanyang unang paglalarawan: "Sa pagitan ng mga sanga ng filament" ng isang maliwanag na maliwanag na bombilya, sa parehong distansya mula sa pareho, isang platinum plate ay inilalagay, na isang insulated electrode... Kung ikinonekta mo ang isang galvanometer sa pagitan ng elektrod na ito at isa sa mga dulo ng filament, pagkatapos kapag nasusunog ang lampara, ang isang kasalukuyang ay sinusunod, na nagbabago ng direksyon nito depende sa kung ang positibo o negatibong dulo ng carbon thread ay nakakabit sa tool. Bilang karagdagan, ang intensity nito ay tumataas sa lakas ng kasalukuyang dumadaan sa thread."
Ang paliwanag ay sumusunod: "malamang, sa lampara na ito, ang mga particle ng hangin (o karbon) ay lumilipad palayo sa filament sa mga tuwid na linya, na nagdadala ng isang electric charge."
Si Edison ay isang imbentor, hindi niya sinusuri ang kababalaghan. Ang mga siniping parirala ay mahalagang nililimitahan ang nilalaman ng tala. Ito ay walang iba kundi isang paghahabol para sa priyoridad. Ang mga pagtatangka ni Edison na makahanap ng praktikal na aplikasyon para sa epekto ay hindi nagtagumpay.

Kaya, ang kababalaghan ng thermionic emission ay natuklasan at ang unang radio tube-electric vacuum diode ay nilikha.

Thermionic emission (Richardson effect, Edison effect) - ang kababalaghan ng paglabas ng mga electron ng mga pinainit na katawan. Ang konsentrasyon ng mga libreng electron sa mga metal ay medyo mataas, samakatuwid, kahit na sa average na temperatura, dahil sa pamamahagi ng mga bilis ng elektron (enerhiya), ang ilang mga electron ay may sapat na enerhiya upang malampasan ang potensyal na hadlang sa hangganan ng metal. Sa pagtaas ng temperatura, ang bilang ng mga electron, ang kinetic energy ng thermal motion na mas malaki kaysa sa work function, ay tumataas, at ang phenomenon ng thermionic emission ay nagiging kapansin-pansin.

Ang pag-aaral ng mga batas ng thermionic emission ay maaaring isagawa gamit ang pinakasimpleng two-electrode lamp - isang vacuum diode, na isang evacuated cylinder na naglalaman ng dalawang electrodes: cathode K at anode A.

Fig.3.1 Disenyo ng vacuum diode

Sa pinakasimpleng kaso, ang katod ay isang filament na gawa sa isang refractory metal (halimbawa, tungsten), na pinainit ng isang electric current. Ang anode ay kadalasang tumatagal sa anyo ng isang metal na silindro na nakapalibot sa katod. Ang pagtatalaga ng isang diode sa electrical circuit diagram ay ipinapakita sa Figure 3.2.

kanin. 3.2. Pagtatalaga ng isang vacuum diode sa mga diagram ng electrical circuit.

Kung ang isang diode ay konektado sa isang circuit, pagkatapos ay kapag ang katod ay pinainit at isang positibong boltahe (kamag-anak sa katod) ay inilapat sa anode, isang kasalukuyang lumitaw sa anode circuit ng diode. Kung binago mo ang polarity ng boltahe, ang kasalukuyang hihinto, gaano man kainit ang katod ay pinainit. Dahil dito, ang katod ay naglalabas ng mga negatibong particle - mga electron.

Kung pinapanatili mong pare-pareho ang temperatura ng pinainit na katod at alisin ang pagtitiwala ng kasalukuyang anode sa boltahe ng anode - ang katangian ng kasalukuyang boltahe - lumalabas na hindi ito linear, iyon ay, ang batas ng Ohm ay hindi humahawak para sa isang vacuum diode . Ang pag-asa ng thermionic current sa anode boltahe sa rehiyon ng maliit na positibong halaga ay inilarawan ng batas ng tatlong segundo

kung saan ang B ay isang koepisyent depende sa hugis at sukat ng mga electrodes, pati na rin ang kanilang kamag-anak na posisyon.

Habang tumataas ang boltahe ng anode, tumataas ang kasalukuyang sa isang tiyak na pinakamataas na halaga, na tinatawag na kasalukuyang saturation. Nangangahulugan ito na halos lahat ng mga electron na umaalis sa cathode ay umaabot sa anode, kaya ang karagdagang pagtaas sa lakas ng field ay hindi maaaring humantong sa pagtaas ng thermionic current. Ang pag-asa ng thermionic kasalukuyang sa anode boltahe ay ipinapakita sa Figure 3.3.

kanin. 3.3. Pag-asa ng thermionic kasalukuyang sa anode boltahe

Dahil dito, ang saturation current density ay nagpapakilala sa emissivity ng cathode material. Ang saturation current density ay tinutukoy ng Richardson-Deshman formula, na hinango ayon sa teorya sa batayan ng quantum statistics:

kung saan ang A ay ang work function ng mga electron na umaalis sa cathode,

T - thermodynamic na temperatura,

Ang C ay pare-pareho, sa teoryang pareho para sa lahat ng mga metal (hindi ito kinukumpirma ng eksperimento, na tila ipinaliwanag ng mga epekto sa ibabaw). Ang pagbawas sa pag-andar ng trabaho ay humahantong sa isang matalim na pagtaas sa kasalukuyang density ng saturation. Samakatuwid, ang mga radio tube ay gumagamit ng mga oxide cathode (halimbawa, nickel coated na may alkaline earth metal oxide), ang work function na kung saan ay 1–1.5 eV.

Ang pagpapatakbo ng maraming vacuum electronic device ay batay sa phenomenon ng thermionic emission.

Electric vacuum triode, o simple lang triode, - isang electron tube na may tatlong electrodes: isang thermionic cathode (direkta o hindi direktang pinainit), isang anode at isang control grid. Naimbento at na-patent noong 1906 ng American Lee de Forest. Ang disenyo ng isang vacuum triode ay ipinapakita sa Fig. 3.4

Fig.3.4 Disenyo ng vacuum triode

Ang mga triode ay ang mga unang device na ginamit upang palakasin ang mga signal ng kuryente noong unang bahagi ng ika-20 siglo. Ang electrical circuit diagram ng triode ay ipinapakita sa Fig. 3.5

kanin. 3.5 Simbolo ng isang triode sa mga diagram ng electrical circuit

Ang kasalukuyang-boltahe na katangian ng triode ay ipinapakita sa Figure 3.6

kanin. 3.6 Katangian ng kasalukuyang boltahe ng triode

Ang kasalukuyang-boltahe na katangian ng triode ay lubos na linear. Dahil dito, ang mga vacuum triode ay nagpapakilala ng minimal na nonlinear distortion sa amplified signal.

Sa kasalukuyan, ang mga vacuum triode ay pinapalitan ng mga semiconductor transistors. Ang pagbubukod ay sa mga lugar kung saan ang conversion ng mga signal na may dalas ng pagkakasunud-sunod ng daan-daang MHz - GHz ng mataas na kapangyarihan ay kinakailangan na may isang maliit na bilang ng mga aktibong sangkap, at ang mga sukat at timbang ay hindi masyadong kritikal - halimbawa, sa mga yugto ng output ng mga radio transmitters, pati na rin ang induction heating para sa surface hardening. Ang mga makapangyarihang radio tubes ay may kahusayan na maihahambing sa makapangyarihang mga transistor; Ang kanilang pagiging maaasahan ay maihahambing din, ngunit ang kanilang buhay ng serbisyo ay mas maikli. Ang mga low-power triode ay may mababang kahusayan, dahil ang isang makabuluhang bahagi ng kapangyarihan na natupok ng cascade ay ginugol sa incandescence, kung minsan ay higit sa kalahati ng kabuuang pagkonsumo ng lampara.

Ang tetrode ay isang double-grid na vacuum tube na idinisenyo upang palakasin ang boltahe at kapangyarihan ng mga de-koryenteng signal. Ang electrical circuit diagram ng tetrode ay ipinapakita sa Fig. 3.7

kanin. 3.7 Simbolo ng tetrode sa electrical circuit diagram

Hindi tulad ng isang triode, ang isang tetrode ay may screening mesh sa pagitan ng control grid at ng anode, na nagpapahina sa electrostatic effect ng anode sa control grid. Kung ikukumpara sa isang triode, ang isang tetrode ay may mataas na pakinabang, isang napakaliit na anode-control grid capacitance at isang mataas na panloob na pagtutol.
Ayon sa kanilang layunin, nahahati sila sa mga tetrode para sa pagpapalakas ng boltahe at mababang dalas ng kapangyarihan at mga broadband na tetrode na idinisenyo para sa pagpapalakas ng mga signal ng video. Ang isang beam tetrode, tulad ng isang ordinaryong, ay isang dalawang-grid na lampara, ngunit naiiba mula sa huli sa kawalan ng isang dynatron effect, na nakamit sa pamamagitan ng paggamit ng mga beam-forming plate na matatagpuan sa pagitan ng shielding grid at anode at konektado sa loob ng silindro sa katod. Ang mga beam tetrode ay pangunahing ginagamit upang palakasin ang mababang dalas ng kapangyarihan sa mga huling yugto ng mga receiver, telebisyon at iba pang kagamitan.

Pentode(mula sa sinaunang Griyego πέντε lima, ayon sa bilang ng mga electrodes) - isang vacuum electron tube na may screening grid, kung saan ang ikatlong (proteksiyon o anti-dynatron) na grid ay inilalagay sa pagitan ng screening grid at ng anode. Ayon sa disenyo at layunin, ang mga pentode ay nahahati sa apat na pangunahing uri: low-power high-frequency amplifier, output pentodes para sa video amplifier, output pentodes para sa low-frequency amplifier, at high-power generator pentodes.

Ang mga shielded tube, ang tetrode at pentode, ay higit na mataas sa triode sa mataas na frequency. Ang upper operating frequency ng pentode amplifier ay maaaring umabot sa 1 GHz. Ang kahusayan ng isang power amplifier na gumagamit ng mga pentode (mga 35%) ay higit na mataas kaysa sa isang amplifier na gumagamit ng mga triode (15%-25%), ngunit bahagyang mas mababa kaysa sa isang amplifier na gumagamit ng beam tetrodes.

Ang mga disadvantages ng pentodes (at sa pangkalahatan ng lahat ng shielded lamp) ay mas mataas na nonlinear distortion kaysa sa triode, kung saan nangingibabaw ang kakaibang harmonics, isang matalim na pag-asa ng gain sa load resistance, isang mas mataas na antas ng intrinsic na ingay.

Mas kumplikado ang mga multielectrode lamp na may dalawang control grids—heptodes, na lumitaw kaugnay ng pag-imbento ng superheterodyne technology.

Ang isang electrovacuum device ay tinatawag. isang aparato kung saan ang lugar ng pagtatrabaho ay nakahiwalay ng isang gas-tight shell (silindro), may mataas na antas ng vacuum o napuno ng isang espesyal na daluyan (mga singaw o gas) at ang pagkilos nito ay batay sa mga electrical phenomena na nauugnay sa paggalaw ng mga sisingilin na particle sa isang vacuum o gas. Alinsunod sa likas na katangian ng kapaligiran sa pagtatrabaho, ang mga de-kuryenteng vacuum device ay nahahati sa electronic at ionic (gas discharge).

Sa electronic EVP el. ang kasalukuyang ay sanhi ng paggalaw ng mga libreng electron lamang sa isang vacuum (mga electron tube, cathode-ray device, vacuum photoelectronic device, atbp.)

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng ionic EVP ay batay sa paggamit ng banal na el. discharge sa gas o metal vapors. Ang mga aparatong ito ay tinatawag na gas-discharge (gas fracturing, glow, high-frequency discharges, atbp.)

Ang EVP ay binubuo ng isang sistema ng mga electrodes na dinisenyo. para sa pamamahala ng pisikal mga proseso sa loob ng silindro na naghihiwalay sa labas. kapaligiran mula sa panloob na manggagawa. pagiging simple ng device.

Sa lahat ng uri ng EVP at malalaking hydraulic fracturing mayroong: cathodes - mga electrodes na naglalabas (nagpapalabas) ng mga electron, at anodes - mga electrodes na nangongolekta (nangongolekta) ng mga electron. Upang makontrol ang daloy ng mga sisingilin na particle, ang mga electrodes ng kontrol na ginawa sa anyo ng mga grids o profiled plates at mga espesyal na electromagnetic structural elements (coils) ay ginagamit. Sa mga device para sa pagpapakita ng impormasyon sa isang visual na anyo (CRT, indicator at iba pang device), ang mga espesyal na elemento ng istruktura ay malawakang ginagamit - mga screen, sa tulong kung saan ang enerhiya ng isang daloy ng elektron o electric field ay na-convert sa optical radiation (glow) ng ang katawan. Ang mga disenyo ng mga electrodes ay napaka-magkakaibang at tinutukoy ng layunin ng mga aparato at ang kanilang mga kondisyon sa pagpapatakbo.

Ang EVP at hydraulic fracturing cylinders ay gawa sa salamin, metal, keramika at mga kumbinasyon ng mga materyales na ito. Ang mga konklusyon mula sa mga electrodes ay ginawa sa pamamagitan ng base, dulo at gilid na ibabaw ng mga cylinder.

Ang electronic lamp ay isang EVP na gumagana sa pamamagitan ng pagkontrol sa intensity ng daloy ng mga electron na gumagalaw sa isang vacuum o rarefied gas sa pagitan ng mga electrodes.

Mga elektronikong tubo, nilayon para sa pag-iilaw (mga flash lamp, xenon lamp, mercury at sodium lamp)

Mga pangunahing uri ng electronic vacuum tubes:

Diodes (madaling ginawa para sa matataas na boltahe, tingnan ang kenotron), Triodes, Tetrodes, Pentodes, beam tetrodes at pentodes (bilang mga variation ng mga ganitong uri), Hexodes, Heptodes, Octodes, Nonodes, combination lamp (aktwal na may kasamang 2 o higit pang lamp sa isang cylinder )

Ayon sa bilang ng mga electrodes, ang mga electronic lamp ay nahahati sa:

two-electrode (diodes); three-electrode (triodes); four-electrode (tetrodes); five-electrode (pentodes); at kahit pitong electrode (heptodes, o pentagrides).

ANO ANG WALA SA MGA TANONG, KUNDI NASA BUOD!

Kahulugan . Ang mga de-kuryenteng vacuum device ay mga device na ang prinsipyo ng pagpapatakbo ay batay sa paggamit ng mga electrical phenomena sa mga gas o vacuum na nagaganap sa isang working space na nakahiwalay sa kapaligiran ng isang gas-tight shell (cylinder).

Ang mga electrovacuum at gas-discharge device ay ginawa sa anyo ng isang baso, ceramic o metal na silindro, sa loob kung saan ang mga electrodes ay inilalagay sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na vacuum o inert gas: cathode, anode, grids. Ang katod ay isang radiator (emitter) ng mga libreng electron, ang anode ay isang kolektor (kolektor) ng mga carrier ng singil. Ang kasalukuyang anode ay kinokontrol gamit ang mga grids o control electrodes.

Upang makakuha ng ideya ng mga electric vacuum at gas discharge device na ginagamit sa aviation electronic equipment, isaalang-alang natin ang kanilang pag-uuri.

Pag-uuri at simbolikong graphic na pagtatalaga

1. Batay sa bilang ng mga electrodes, ang mga elektronikong aparato ay nahahati sa dalawang-electrode (vacuum diode), tatlong-electrode (vacuum triode), at multi-electrode lamp.

kanin. 1.

Electrovacuum diode - Ito ay isang dalawang-electrode lamp na binubuo ng isang katod at isang anode. Kung ang boltahe sa anode ay positibong nauugnay sa cathode, kung gayon ang mga electron na ibinubuga ng katod ay lumipat patungo sa anode, na lumilikha ng isang anode kasalukuyang. Kapag ang boltahe ay negatibo, walang kasalukuyang sa anode, samakatuwid ang diode ay nagsasagawa lamang sa isang direksyon. Tinutukoy ng pag-aari na ito ng diode ang pangunahing layunin nito - pagwawasto ng alternating current. Ang simbolikong graphic na pagtatalaga ng isang electric vacuum diode ay ipinapakita sa Fig. 1.

Electrovacuum triode- Ito ay isang three-electrode lamp kung saan ang isang grid ay matatagpuan sa pagitan ng anode at cathode. Ang grid ay idinisenyo upang ayusin ang kasalukuyang anode. Binabago ng grid voltage ang field sa pagitan ng anode at cathode at sa gayon ay nakakaapekto sa anode current. Kung ang boltahe sa grid ay negatibong nauugnay sa cathode, kung gayon mayroon itong epekto sa pagbabawal sa mga electron na ibinubuga ng katod, bilang isang resulta kung saan bumababa ang kasalukuyang anode. Kapag ang grid boltahe ay positibo, ito ay may isang accelerating epekto sa electron, pagtaas ng anode kasalukuyang. Sa kasong ito, ang bahagi ng mga electron ay tumama sa grid na lumilikha ng kasalukuyang grid. Dahil dito, ang grid ay isang control electrode, ang boltahe kung saan nagbibigay-daan sa iyo upang baguhin ang kasalukuyang anode.

Ang conventional graphic designation ng isang electric vacuum triode ay ipinapakita sa Fig. 2.

kanin. 2.

Upang madagdagan ang epekto sa kasalukuyang anode, ang grid ay matatagpuan mas malapit sa katod. Kapag negatibo ang boltahe sa grid, halos walang kasalukuyang nasa loob nito.

kanin. 3. Maginoo graphic na pagtatalaga ng mga triode: a - na may cathode grid; b - may screen grid

SA multigrid lamp iugnay: tetrodes- na may dalawang grids, pentodes- na may tatlong grids, hexodes- na may apat na grids, heptodes- na may limang grids at octodes- na may anim na grids. Ang pinakakaraniwan ay tetrodes at pentodes.

U tetrodes ang isa sa mga grids ay tinatawag na control grid at may negatibong boltahe. Ang ibang grid ay matatagpuan alinman sa pagitan ng control at ng anode o sa pagitan ng control at ng katod. Sa unang kaso, ang naturang grid ay tinatawag na shielding, sa pangalawa - cathode.

Ang conventional graphic designation ng electric vacuum tetrodes ay ipinapakita sa Fig. 3.

Sa mga tetrode na may screening grid, ang cathode current ay ipinamamahagi sa pagitan ng screening grid at ng anode. Ang pangunahing bentahe ng naturang tetrode ay ang pagbawas sa kapasidad sa pagitan ng anode at ng control grid. Binabawasan ng shielding mesh ang kapasidad na ito sa mga fraction ng isang picofarad at binabawasan ang permeability ng anode.

Gayunpaman, ang kalapitan ng shielding grid sa anode ay may kawalan na sa mababang boltahe ang anode ay lilitaw. epekto ng dynatron- pagbawas sa kasalukuyang anode dahil sa pangalawang paglabas (lubog sa katangian ng anode (Larawan 3.4)). Sa kasong ito, ang mga pangalawang electron ay hindi bumalik sa katod, ngunit nakuha ng screening grid.

Pentode tinatawag na lampara na may tatlong grids. Ang pagpapakilala ng ikatlong grid ay dahil sa pangangailangan na alisin ang katangian ng dynatron effect ng tetrode. Ang grid na ito ay tinatawag na proteksiyon (o antidynatron) at matatagpuan sa pagitan ng shielding grid at ng anode. Ang boltahe sa grid na ito ay kadalasang ginagawang katumbas ng boltahe sa cathode; para sa layuning ito, minsan ito ay konektado sa cathode sa loob ng flask. Ang epekto ng dynatron ay tinanggal dahil sa potensyal na hadlang na nabuo sa puwang sa pagitan ng anode at ng screening mesh. Kasabay nito, ang potensyal na hadlang na ito ay hindi nagbibigay ng isang makabuluhang balakid sa mga electron na lumilipat patungo sa anode sa mataas na bilis.

2. Ayon sa mga tampok ng disenyo ng filament circuit, ang mga elektronikong tubo ay nahahati sa mga lamp na may direktang pinainit na mga cathode at mga lamp na may hindi direktang pinainit na mga cathode.

Direktang filament cathode ay isang metal na filament na gawa sa isang materyal na may mataas na pagtutol (tungsten o tantalum), kung saan dumadaan ang isang maliwanag na maliwanag na kasalukuyang. Ang katod na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mababang pagkawala ng init, pagiging simple ng disenyo at mababang thermal inertia. Ang kawalan ng naturang katod ay dapat itong pinapagana ng direktang kasalukuyang. Kapag pinapagana ng alternating current na may frequency na 50 Hz, nagbabago ang emission current nang dalawang beses sa dalas ng supply boltahe, na lumilikha ng hindi gustong low-frequency na ingay sa background.

Hindi direktang filament cathode kumakatawan sa isang tubo na naglalaman ng isang filament sa loob. Ang filament ay nakahiwalay sa katod. Bilang isang resulta, ang temperatura at kasalukuyang mga pulsation ng paglabas kapag pinapagana ang filament na may alternating current ay halos na-smooth out.

• 3. Sa pamamagitan ng layunin ang mga lamp ay nahahati sa receiver-amplifier, generator, frequency converter, detector, pagsukat at iba pa.
• 4. Depende sa saklaw ng dalas ng pagpapatakbo makilala sa pagitan ng mga lamp mababa ( mula 1 - 30 MHz), mataas(mula 30 hanggang 600 MHz) at masyadong mataas(mahigit sa 600 MHz) na mga frequency.
• 5. Sa pamamagitan ng uri ng electronic emission makilala ang mga lampara sa thermionic, pangalawa At photoelectronic mga emisyon.

Ang paglabas ng elektron ay kinakailangan upang lumikha ng daloy ng elektron sa loob ng isang de-kuryenteng vacuum device sa pagitan ng mga electrodes.

Ang Thermionic emission ay ang proseso ng mga electron na nag-iiwan ng solid o likidong mga katawan sa isang vacuum o gas.

Ang pangalawang paglabas ng elektron ay tumutukoy sa paglabas ng mga electron ng isang katawan dahil sa pambobomba ng mga electron na ibinubuga ng ibang katawan.

Ang photoelectron emission ay tumutukoy sa paglabas ng mga electron ng isang katawan na matatagpuan sa isang daloy ng nagliliwanag na enerhiya.

2.1.2 Mga katangian at parameter

Ang mga katangian ng lampara ay nagpapahayag ng pag-asa ng mga alon sa mga boltahe sa iba't ibang mga circuit nito. Ang mga katangian ng mga tubo ng elektron ay tinasa ng anodic o anode-grid mga static na katangian.

Anode ang isang static na katangian ay isang graphic na ipinahayag na pag-asa ng kasalukuyang anode ako a mula sa boltahe sa anode U a. Pagkagumon ako a = f(U a) ay inalis para sa ilang pare-parehong halaga ng boltahe U Sa(ang pagbubukod ay ang mga katangian ng anode ng diode). Ang hitsura ng katangian ng anode ay tinutukoy ng bilang ng mga electrodes sa lampara (Larawan 4).

kanin. 4. Mga katangian ng anode ng mga elektronikong tubo: a - diode; b - triode; c - tetrode; g - pentode

Anode-grid static na mga katangian ay graphically ipinahayag dependences ng anode kasalukuyang ako A mula sa grid boltahe U c sa mga nakapirming halaga ng boltahe ng anode U A. Kapareho ng para sa mga katangian ng anodic dependence ako A = f(U Sa ) kinuha para sa ilang mga pare-parehong halaga ng anode boltahe Ua. (Larawan 5).

Mas mataas ang boltahe ng anode U A, mas mataas at sa kaliwa ang mga katangian ng anode-grid ay matatagpuan ako A = f(U Sa ) . Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na sa isang mas mataas na boltahe ng anode, isang mas malaking negatibong boltahe ang dapat ilapat sa grid upang ang nagresultang electric field sa puwang sa pagitan ng katod at grid ay nananatiling hindi nagbabago sa magnitude.

SA pangunahing mga parameter ng kuryente Kasama sa mga vacuum diode ang mga sumusunod: vacuum gas discharge device

1. Panloob na paglaban ng DC:

saan U A- pare-parehong bahagi ng boltahe ng anode, ako A- pare-parehong bahagi ng kasalukuyang anode.

kanin. 5. Anode-grid na mga katangian ng mga electron tubes: a - triode; b - pentode

2. Panloob na differential resistance R d Ang isang diode ay kumakatawan sa paglaban ng puwang sa pagitan ng anode at cathode para sa alternating current. Ito ang kapalit ng slope at tinutukoy gamit ang anode static na katangian (Larawan 3.4, a):

at kadalasan ay umaabot sa daan-daan at kung minsan ay sampu-sampung ohms.

Karaniwang pagtutol R 0 higit pa R d .

3. Slope S nagpapakita kung paano nagbabago ang kasalukuyang anode kapag nagbabago ang boltahe ng anode at ipinahayag ng sumusunod na pag-asa:

• 4. Boltahe ng filament U n- boltahe na ibinibigay sa pampainit. Ang halagang ito ay isang halaga ng pasaporte. Kapag ang lampara ay underheated, ang temperatura ng katod ay bumababa, at samakatuwid ay ang kasalukuyang paglabas. Kapag ang boltahe ng filament ay tumataas nang husto U n ang buhay ng serbisyo ng katod ay nabawasan nang husto, kaya ang boltahe ng filament ay hindi dapat lumihis ng higit sa 10% mula sa nominal.
• 5. Kasalukuyang paglabas I e - ang pinakamataas na kasalukuyang na maaaring makuha bilang isang resulta ng paglabas ng mga electron ng thermionic cathode. Ito ay kinakatawan ng kabuuang singil ng mga electron na umalis sa thermionic cathode sa isang segundo.
• 6. Pinahihintulutang reverse boltahe ng diode U arr max- ang maximum na negatibong boltahe sa anode na maaaring mapaglabanan ng diode nang hindi lumalabag sa mga katangian ng one-way conductivity.

Ang mga parameter ng ilang serial vacuum diodes ay ibinibigay sa Talahanayan. 1.

Talahanayan 1. Pangunahing mga parameter ng serial vacuum diodes

Ang pangunahing mga de-koryenteng parameter ng mga elektronikong tubo na binubuo ng tatlo o higit pang mga electrodes ay kinabibilangan ng:

1. Ang panloob (output) na paglaban ng lampara ay ang paglaban ng ang anode-cathode gap ng lamp para sa alternating component ng anode current ay tinutukoy ng formula:

saan U A - pagbabago sa boltahe sa anode, V; ako A- pagbabago sa kasalukuyang anode, mA. Para sa mga vacuum diodes, ang panloob na pagtutol ay tinatawag na alternating current resistance at tinukoy bilang:

2. Slope ng katangiang S ay nagpapakita kung gaano karaming milliamps ang anode current ng lamp ay magbabago kapag ang boltahe sa control grid ay nagbago ng 1 V sa pare-parehong boltahe sa anode at iba pang mga grids:

saan U Sa - pagbabago sa boltahe ng grid, V.

Dapat pansinin na kung mas malaki ang steepness, mas malakas ang pagkilos ng kontrol ng grid at mas mataas ang makuha ng lampara, ang lahat ng iba pang mga bagay ay pantay.

3. Static na pakinabang nagpapakita kung gaano karaming beses ang isang pagbabago sa boltahe sa unang grid ay may mas malakas na epekto sa anode kasalukuyang kaysa sa isang pagbabago sa anode boltahe. Ang pakinabang ay tinutukoy ng ratio ng pagbabago sa boltahe ng anode sa pagbabago sa boltahe ng grid, na pantay na nakakaapekto sa kasalukuyang anode:

4. Ang kapangyarihang nawala sa anode ay tinutukoy ng formula:

5. Output power Ang Pout ay nagpapakilala sa kapaki-pakinabang na kapangyarihan na ibinibigay ng lampara sa panlabas na circuit.

Ang mga parameter ng ilang serial triodes, tetrodes at pentodes ay ibinibigay sa talahanayan. 2.

Talahanayan 2. Mga pangunahing parameter ng serial triodes, tetrodes at pentodes