ไตรโอดสูญญากาศ

มีกาต้มน้ำเย็นวางอยู่บนโต๊ะในครัว ไม่มีอะไรผิดปกติเกิดขึ้น พื้นผิวเรียบของน้ำสั่นสะเทือนเพียงเล็กน้อยจากเสียงฝีเท้าของใครบางคนที่อยู่ใกล้ๆ ตอนนี้ให้วางกระทะบนเตาและไม่เพียงแค่ใส่ แต่เปิดความร้อนที่เข้มข้นที่สุด ในไม่ช้าไอน้ำก็จะเริ่มลอยขึ้นจากพื้นผิวของน้ำ จากนั้นการเดือดก็จะเริ่มขึ้น เพราะแม้ภายในคอลัมน์น้ำจะเกิดการระเหย และตอนนี้น้ำกำลังเดือดแล้วก็ยังสังเกตเห็นการระเหยที่รุนแรง

ที่นี่เราสนใจมากที่สุดในขั้นตอนของการทดลองซึ่งการให้ความร้อนเพียงเล็กน้อยของน้ำทำให้เกิดไอน้ำ แต่หม้อน้ำเกี่ยวอะไรด้วย? และแม้จะมีสิ่งที่คล้ายกันเกิดขึ้นกับแคโทดของหลอดอิเล็กตรอน แต่อุปกรณ์ดังกล่าวจะกล่าวถึงในภายหลัง

แคโทดของหลอดสุญญากาศจะเริ่มปล่อยอิเล็กตรอนออกมาหากได้รับความร้อนถึง 800-2,000 °C — นี่คือการรวมตัวของรังสีความร้อน ในระหว่างการแผ่รังสีความร้อน การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอิเล็กตรอนในโลหะแคโทด (โดยปกติจะเป็นทังสเตน) จะมีพลังเพียงพอสำหรับพวกมันบางตัวที่จะเอาชนะการทำงานของพลังงานและออกจากพื้นผิวแคโทด

เพื่อปรับปรุงการปล่อยอิเล็กตรอน แคโทดจะเคลือบด้วยแบเรียม สตรอนเทียม หรือแคลเซียมออกไซด์ และสำหรับการเริ่มต้นโดยตรงของกระบวนการแผ่รังสีความร้อน แคโทดในรูปของเส้นผมหรือทรงกระบอกจะถูกให้ความร้อนด้วยเส้นใยในตัว (การให้ความร้อนทางอ้อม) หรือโดยกระแสที่ไหลผ่านร่างกายของแคโทดโดยตรง (การให้ความร้อนโดยตรง)

ในกรณีส่วนใหญ่ การให้ความร้อนทางอ้อมจะดีกว่า เพราะแม้ว่ากระแสจะเต้นเป็นจังหวะในวงจรจ่ายความร้อน ก็จะไม่สามารถสร้างการรบกวนที่มีนัยสำคัญในกระแสแอโนดได้

กระบวนการที่อธิบายไว้ทั้งหมดเกิดขึ้นในขวดแก้วซึ่งภายในมีขั้วไฟฟ้าซึ่งมีอย่างน้อยสองขั้ว ได้แก่ แคโทดและขั้วบวก อย่างไรก็ตาม แอโนดมักจะทำจากนิกเกิลหรือโมลิบดีนัม น้อยกว่าแทนทาลัมและกราไฟต์ รูปร่างของแอโนดมักจะเป็นแบบขนานที่แก้ไขแล้ว

อิเล็กโทรดเพิ่มเติม - กริด - อาจมีอยู่ที่นี่ ขึ้นอยู่กับจำนวนของหลอดไฟที่จะเรียกว่าไดโอดหรือเคโนตรอน (เมื่อไม่มีกริดเลย), ไตรโอด (หากมีกริดเดียว), เตโทรด (สองกริด ) หรือเพนโทด (สามกริด)

โคมไฟอิเล็กทรอนิกส์สำหรับวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันมีจำนวนเครือข่ายที่แตกต่างกันซึ่งจะมีการกล่าวถึงวัตถุประสงค์ต่อไป ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง สถานะเริ่มต้นของหลอดสุญญากาศจะเหมือนเดิมเสมอ: ถ้าแคโทดได้รับความร้อนเพียงพอ «เมฆอิเล็กตรอน» ก่อตัวขึ้นรอบๆ จากอิเล็กตรอนที่หลุดรอดเนื่องจากการแผ่รังสีความร้อน

ดังนั้นแคโทดจะร้อนขึ้นและมี "เมฆ" ของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาแล้วลอยอยู่ใกล้ ๆ อะไรคือความเป็นไปได้ในการพัฒนากิจกรรมต่อไป? หากเราพิจารณาว่าแคโทดเคลือบด้วยแบเรียม สตรอนเชียม หรือแคลเซียมออกไซด์ ดังนั้นจึงมีการแผ่รังสีที่ดี อิเล็กตรอนจะถูกปล่อยออกมาค่อนข้างง่าย และคุณสามารถทำบางสิ่งที่จับต้องได้กับพวกมัน

ใช้แบตเตอรี่และต่อขั้วบวกกับขั้วบวกของหลอดไฟและต่อขั้วลบเข้ากับขั้วลบ เมฆอิเล็กตรอนจะขับไล่ออกจากแคโทดตามกฎของไฟฟ้าสถิตและวิ่งในสนามไฟฟ้าไปยังขั้วบวก - กระแสแอโนดจะเกิดขึ้นเนื่องจากอิเล็กตรอนในสุญญากาศเคลื่อนที่ได้ค่อนข้างง่ายแม้ว่าจะไม่มีตัวนำก็ตาม .

อย่างไรก็ตาม หากในความพยายามที่จะได้รับการปลดปล่อยความร้อนที่เข้มข้นขึ้น บุคคลหนึ่งเริ่มทำให้แคโทดร้อนเกินไปหรือเพิ่มแรงดันแอโนดมากเกินไป แคโทดจะสูญเสียการปลดปล่อยในไม่ช้า เปรียบเหมือนน้ำเดือดจากหม้อที่ถูกเปิดทิ้งไว้ ความร้อนที่สูงมาก

ตอนนี้ให้เพิ่มอิเล็กโทรดเพิ่มเติมระหว่างแคโทดและขั้วบวก (ในรูปแบบของการพันลวดในรูปแบบของกริดบนกริด) - กริด ปรากฎว่าไม่ใช่ไดโอด แต่เป็นไตรโอด และที่นี่มีตัวเลือกสำหรับพฤติกรรมของอิเล็กตรอน หากกริดเชื่อมต่อโดยตรงกับแคโทดจะไม่รบกวนกระแสแอโนดเลย

หากแรงดันไฟฟ้าบวกจำนวนหนึ่ง (เล็กเมื่อเทียบกับแรงดันแอโนด) จากแบตเตอรี่ก้อนอื่นถูกนำไปใช้กับเครือข่าย มันจะดึงดูดอิเล็กตรอนจากแคโทดมาที่ตัวมันเองและค่อนข้างเร่งอิเล็กตรอนที่บินไปยังแอโนด ขั้วบวก. หากใช้แรงดันลบเล็กน้อยกับกริด จะทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ช้าลง

ถ้าแรงดันลบมากเกินไป อิเล็กตรอนจะยังคงลอยอยู่ใกล้แคโทด ไม่ผ่านกริดเลย และหลอดไฟจะถูกล็อค หากใช้แรงดันบวกมากเกินไปกับกริด มันจะดึงอิเล็กตรอนส่วนใหญ่มาที่ตัวมันเองและไม่ส่งผ่านไปยังแคโทด จนกว่าหลอดไฟจะเสื่อมสภาพในที่สุด

ดังนั้น การปรับแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายให้เหมาะสม จึงสามารถควบคุมขนาดของกระแสแอโนดของหลอดไฟได้โดยไม่ต้องดำเนินการโดยตรงกับแหล่งที่มาของแรงดันแอโนด และถ้าเราเปรียบเทียบผลกระทบกับกระแสแอโนดโดยการเปลี่ยนแรงดันโดยตรงบนแอโนดและเปลี่ยนแรงดันในเครือข่าย เห็นได้ชัดว่าอิทธิพลผ่านเครือข่ายนั้นมีพลังงานน้อยกว่า และอัตราส่วนนี้เรียกว่าอัตราขยายของ โคมไฟ:

ความชันของลักษณะ I - V ของหลอดอิเล็กตรอนคืออัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงของกระแสแอโนดต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงดันกริดที่แรงดันแอโนดคงที่:

นั่นคือเหตุผลที่เครือข่ายนี้เรียกว่าเครือข่ายควบคุม ด้วยความช่วยเหลือของเครือข่ายการควบคุม ไตรโอดทำงานซึ่งใช้ในการขยายการสั่นของไฟฟ้าในช่วงความถี่ต่างๆ

หนึ่งในทรีโอดที่ได้รับความนิยมคือไตรโอด 6N2P คู่ ซึ่งยังคงใช้อยู่ในสเตจไดรเวอร์ (กระแสไฟต่ำ) ของเครื่องขยายเสียงคุณภาพสูง (ULF)