טריודה ואקום
יש קומקום עם מים קרים על שולחן המטבח. שום דבר יוצא דופן לא קורה, פני המים השטוחים רועדים רק מעט מצעדי מישהו בקרבת מקום. עכשיו נניח את המחבת על הכיריים ולא רק נשים אותה, אלא נפעיל את החימום האינטנסיבי ביותר. עוד מעט יתחילו לעלות אדי מים מעל פני המים, אז תתחיל רתיחה, כי גם בחלק הפנימי של עמוד המים יתרחש אידוי, וכעת המים כבר רותחים, נצפה האידוי האינטנסיבי שלהם.
כאן אנו מתעניינים ביותר בשלב הניסוי שבו רק חימום קל של המים הביא להיווצרות אדים. אבל מה הקשר לסיר מים? ולמרות העובדה שדברים דומים קורים עם הקתודה של צינור אלקטרונים, שהמכשיר שלו יידון בהמשך.
הקתודה של צינור ואקום מתחילה לפלוט אלקטרונים אם היא מחוממת ל-800-2000 מעלות צלזיוס - זהו ביטוי של קרינה תרמיונית. במהלך קרינה תרמית, התנועה התרמית של אלקטרונים במתכת הקתודה (בדרך כלל טונגסטן) הופכת לעוצמתית מספיק כדי שחלקם יתגברו על פונקציית עבודת האנרגיה ויעזבו פיזית את פני הקתודה.
כדי לשפר את פליטת האלקטרונים, הקתודות מצופות בבריום, סטרונציום או תחמוצת סידן. ולהתחיל ישיר של תהליך הקרינה התרמיונית, הקתודה בצורת שערה או גליל מחוממת על ידי חוט מובנה (חימום עקיף) או על ידי זרם העובר ישירות דרך גוף הקתודה (חימום ישיר).
חימום עקיף עדיף ברוב המקרים מכיוון שגם אם הזרם פועם במעגל אספקת החימום, הוא לא יוכל ליצור הפרעות משמעותיות בזרם האנודה.
כל התהליך המתואר מתרחש בבקבוק מפונה, שבתוכו יש אלקטרודות, מהן יש לפחות שתיים - הקתודה והאנודה. אגב, אנודות עשויות בדרך כלל מניקל או מוליבדן, לעתים רחוקות יותר מטנטלום וגרפיט. צורת האנודה היא בדרך כלל מקבילית שונה.
אלקטרודות נוספות - רשתות - עשויות להופיע כאן, בהתאם למספר שהמנורה תיקרא דיודה או קנוטרון (כאשר אין רשתות כלל), טריודה (אם יש רשת אחת), טטרודה (שתי רשתות ) או פנטוד (שלוש רשתות).
למנורות אלקטרוניות למטרות שונות יש מספר שונה של רשתות, שמטרתן תידון בהמשך. בצורה כזו או אחרת, המצב ההתחלתי של צינור הוואקום תמיד זהה: אם הקתודה מחוממת מספיק, נוצר סביבה "ענן אלקטרונים" מהאלקטרונים שברחו עקב קרינה תרמיונית.
אז, הקתודה מתחממת ו"ענן" של אלקטרונים שנפלטים כבר מרחף בקרבתה. מהן האפשרויות להמשך פיתוח אירועים? אם ניקח בחשבון שהקתודה מצופה בריום, סטרונציום או תחמוצת סידן ולכן יש לה פליטה טובה, אז האלקטרונים נפלטים די בקלות וניתן לעשות איתם משהו מוחשי.
קחו סוללה וחברו את המסוף החיובי שלה לאנודה של המנורה וחברו את המסוף השלילי לקתודה. ענן האלקטרונים ידחה מהקתודה תוך ציית לחוק האלקטרוסטטיקה וימהר בשדה חשמלי אל האנודה - ייווצר זרם אנודה, שכן אלקטרונים בוואקום נעים די בקלות, למרות העובדה שאין מוליך ככזה. .
אגב, אם בניסיון לקבל פליטה תרמיונית אינטנסיבית יותר, מתחילים לחמם יתר על המידה את הקתודה או מגבירים יתר על המידה את מתח האנודה, אז הקתודה תאבד במהרה פליטה.זה כמו מים רותחים מסיר שהושאר עליו. חום גבוה מאוד.
כעת נוסיף אלקטרודה נוספת בין הקתודה לאנודה (בצורת חוט מלופף בצורת רשת על הרשתות) - רשת. מסתבר שלא דיודה, אלא טריודה. וכאן יש אפשרויות להתנהגות האלקטרונים. אם הרשת מחוברת ישירות לקתודה, היא לא תפריע לזרם האנודה כלל.
אם מתח חיובי מסוים (קטן בהשוואה למתח האנודה) מסוללה אחרת מופעל על הרשת, אז הוא ימשוך אל עצמה אלקטרונים מהקתודה ויאיץ במידת מה את האלקטרונים המעופפים לאנודה, ויעביר אותם הלאה דרכה - אל אָנוֹדָה. אם מתח שלילי קטן מופעל על הרשת, זה יאט את האלקטרונים.
אם המתח השלילי גדול מדי, האלקטרונים יישארו צפים ליד הקתודה, לא יצליחו לחצות את הרשת כלל, והמנורה תינעל. אם מופעל מתח חיובי מופרז על הרשת, היא תמשוך את רוב האלקטרונים לעצמה ולא תעביר אותם לקתודה, עד שהמנורה תוכל לבסוף להידרדר.
לפיכך, על ידי התאמה נכונה של מתח הרשת, ניתן לשלוט בגודל זרם האנודה של המנורה מבלי לפעול ישירות על מקור מתח האנודה. ואם נשווה את ההשפעה על זרם האנודה על ידי שינוי המתח ישירות על האנודה ושינוי המתח ברשת, אז ברור שההשפעה דרך הרשת פחות יקרה מבחינה אנרגטית, ויחס זה נקרא הרווח של ה-. מנורה:
השיפוע של ה-I - V המאפיין של צינור אלקטרונים הוא היחס בין השינוי בזרם האנודה לשינוי במתח הרשת במתח האנודה הקבוע:
לכן רשת זו נקראת רשת בקרה. בעזרת רשת בקרה פועלת טריודה, המשמשת להגברת תנודות חשמליות בטווחי תדרים שונים.
אחת הטריודות הפופולריות היא הטריודה הכפולה 6N2P, שעדיין משמשת בשלבי דרייברים (זרם נמוך) של מגברי שמע איכותיים (ULF).