Tiratron - Thyratron
Bir tiratron , yüksek güçlü bir elektrik anahtarı ve kontrollü doğrultucu olarak kullanılan bir tür gazla doldurulmuş tüptür . Tiratronlar, benzer sert vakumlu tüplere göre çok daha büyük akımları idare edebilir. Elektron çarpımı, gaz iyonlaştığında meydana gelir ve Townsend deşarjı olarak bilinen bir fenomeni üretir . Kullanılan gazlar arasında cıva buharı, ksenon , neon ve (özel yüksek voltaj uygulamalarında veya çok kısa anahtarlama süreleri gerektiren uygulamalarda) hidrojen bulunur . Bir farklı vakum tüp (vana), bir thyratron için kullanılamaz amplifiye doğrusal sinyaller.
1920'lerde, tiratronlar, radyo sinyal detektörü olarak duyarlılığını artırmak için az miktarda argon gazı içeren UV-200 ve yine argon gazı içeren Alman LRS röle tüpü gibi erken vakum tüplerinden türetildi . Argonla doldurulmuş General Electric " Tungar ampulü " ve Cooper-Hewitt cıva havuzu doğrultucu gibi vakum tüplerinden önce gelen gaz redresörleri de bir etki sağladı. Irving Langmuir ve GE'den GS Meikle, genellikle 1914'te gaz tüplerinde kontrollü rektifikasyonu araştıran ilk araştırmacılar olarak gösteriliyor. İlk ticari tiratronlar 1928'de ortaya çıktı.
Açıklama
Tiratronlar hem görünüş hem de yapı olarak vakum tüplerine benzer , ancak davranış ve çalışma prensibi bakımından farklılık gösterir. Bir vakum tüpünde, iletime serbest elektronlar hakimdir çünkü anot ve katot arasındaki mesafe , elektronların ortalama serbest yoluna kıyasla küçüktür . Öte yandan, bir tiratron kasıtlı olarak gazla doldurulur, böylece anot ve katot arasındaki mesafe, ortalama serbest elektron yolu ile karşılaştırılabilir. Bu, bir tiratrondaki iletime plazma iletkenliğinin hakim olmasına neden olur . Plazmanın yüksek iletkenliği nedeniyle, bir tiratron, uzay yükü ile sınırlandırılan vakum tüplerinden daha yüksek akımları değiştirebilir . Bir vakum tüpünün avantajı, iletkenliğin herhangi bir zamanda modüle edilebilmesi, oysa bir tiratronun plazma ile dolması ve anot ve katot arasında bir voltaj olduğu sürece çalışmaya devam etmesi avantajına sahiptir . Bir sözde- spark anahtarı , bir tiratron olarak Paschen eğrisinin benzer bir rejiminde çalışır ve bazen soğuk katot tiratron olarak adlandırılır .
Bir tiratron, sıcak bir katot , bir anot ve gazla doldurulmuş hava geçirmez bir cam veya seramik zarf içinde anot ve katot arasında bir veya daha fazla kontrol ızgarasından oluşur . Gaz tipik olarak 300 ila 500 m Torr (40 ila 70 Pa ) basınçta hidrojen veya döteryumdur . Ticari tiratronlar ayrıca, bir titanyum hidrit rezervuarı ve gaz kaybından bağımsız olarak uzun süreler boyunca gaz basıncını koruyan bir rezervuar ısıtıcısı içerir.
Bir tiratronun iletkenliği, kontrol ızgarası katoda göre negatif olduğu sürece düşük kalır çünkü ızgara katot tarafından yayılan elektronları iter. Izgara katoda göre pozitif yapılırsa, uzay yükü sınırlı elektron akımı katottan kontrol ızgarasından anoda doğru akar. Yeterince yüksek alan şarjı sınırlı akımı , anot ve katot arasında Townsend deşarjını başlatır . Elde edilen plazma, anot ve katot arasında yüksek iletkenlik sağlar ve boşluk yükü ile sınırlı değildir. İletkenlik, anot ile katot arasındaki akım, gazın iyonlaşmasını bırakacak kadar yeterince uzun bir süre boyunca küçük bir değere düşene kadar yüksek kalır . Bu geri kazanım süreci 25 ila 75 μ s sürer ve tiratron tekrar oranlarını birkaç k Hz ile sınırlar .
Uygulamalar
Düşük güç thyratrons ( röle borular ve tetik tüpleri ) 'de çeşitli fonksiyonları gerçekleştirmek için, çift yönlü sayaçlar ampuller, elektromekanik röleler veya solenoid kontrol etmek için imal edilen Dekatron gerilim eşik detektör için hesap RC zamanlayıcılar, vb Işıma thyratrons için optimize edilmiştir yüksek gaz deşarjlı ışık çıkışı veya hatta fosforludur ve geniş formatlı, hareketli metin nokta matrisli ekranlarda kendi kendini gösteren vardiya kayıtları olarak kullanılır .
Tiratronun başka bir kullanımı gevşeme osilatörlerinde idi . Plaka açma voltajı, kapama voltajından çok daha yüksek olduğu için, tüp histerezis sergiler ve karşısındaki bir kapasitör ile testere dişli osilatör olarak işlev görebilir. Şebekedeki gerilim, arıza gerilimini ve dolayısıyla salınım süresini kontrol eder. Güç invertörlerinde ve osiloskop tarama devrelerinde tiratron gevşeme osilatörleri kullanıldı .
Bir minyatür tiratron, triod 6D4, enine bir manyetik alanda bir diyot (katoda bağlı ızgara) olarak çalıştırıldığında, güçlü bir gürültü kaynağı olarak ek bir kullanım buldu . İlgili bir bantta "düzlük" (" beyaz gürültü ") için yeterince filtrelenmiş olan bu tür gürültü radyo alıcılarını, servo sistemlerini test etmek için ve ara sıra analog hesaplamada rastgele bir değer kaynağı olarak kullanılmıştır .
1938 yılında piyasaya minyatür RK61 / 2 thyratron benzer bir faaliyet için özel olarak tasarlanmıştır vakum triod bir analog sinyalleri güçlendirmek için izin ateşleme geriliminin çok altında kendini söndürme superregenerative detektörü içinde , radyo kontrol alıcıları ve yol açan en önemli teknik bir gelişme oldu radyo kontrollü silahların savaş zamanı gelişimi ve radyo kontrollü modellemenin bir hobi olarak paralel gelişimi .
Bazı erken televizyon setleri, özellikle İngiliz modelleri, dikey (çerçeve) ve yatay (çizgi) osilatörler için tiratron kullandı.
Orta güçlü tiratronlar, takım tezgahı motor kontrolörlerinde, faz kontrollü doğrultucular olarak çalışan tiratronların aletin armatür regülatöründe (sıfırdan "taban hızına", "sabit tork" moduna) ve aletin alan regülatöründe ( "temel hız" dan yaklaşık iki katına "temel hız", "sabit beygir gücü" modu). Örnekler arasında , 1949'dan 1984'te katı hal cihazlarının yerini alana kadar tiratron kullanan Monarch Machine Tool 10EE torna tezgahı sayılabilir.
Yüksek güçlü tiratronlar hala üretilmektedir ve onlarca kiloamper (kA) ve onlarca kilovolta (kV) kadar çalışabilir . Modern uygulamalar, darbeli radar ekipmanı, yüksek enerjili gaz lazerleri , radyoterapi cihazları, partikül hızlandırıcılar ve Tesla bobinleri ve benzeri cihazlar için darbeli sürücüleri içerir . Tiratronlar, bir devre kesicinin açması ve reaktif bileşenlerin depolanan yüklerini boşaltması için geçen süre boyunca gelen yüksek voltaj kaynağını topraklayarak, endüktif çıkış tüplerini dahili kısa devrelerden korumak için yüksek güçlü UHF televizyon vericilerinde de kullanılır . Buna genellikle levye devresi denir .
Tiratronlar, çoğu düşük ve orta güçlü uygulamada, tristörler (bazen silikon kontrollü redresörler veya SCR'ler olarak adlandırılır ) ve triyaklar olarak bilinen karşılık gelen yarı iletken cihazlar ile değiştirilmiştir . Bununla birlikte, 20 kV'un üzerinde voltaj gerektiren ve çok kısa yükselme süreleri içeren anahtarlama hizmeti, tiratron alanı içinde kalır.
Thyratron fikrinin Varyasyonları olan kritron , spritron , Ignitron ve tetiklenen kıvılcım boşluğu nükleer silahlar (kritron) ve AC / DC-AC güç iletimi (Ignitron) gibi özel uygulamalar, tüm halen kullanılan bugün.
Küçük bir tiratron örneği
885 kullanılarak, küçük thyratron borudur argon gazı. Bu cihaz, 1930'larda erken dönem osiloskopların zaman tabanı devrelerinde yaygın olarak kullanıldı . Gevşeme osilatörü adı verilen bir devrede kullanıldı . Sırasında Dünya Savaşı , 885 benzeyen küçük thyratrons inşa etmek çiftler halinde kullanıldı bistables erken kullandığı "bellek" hücreleri bilgisayarlar ve kod kırma makineleri. Tiratronlar, batarya şarj cihazlarında ve ışık kısıcılarda alternatif akım (AC) güç kaynaklarının faz açısı kontrolü için de kullanıldı , ancak bunlar genellikle 885'ten daha büyük bir akım işleme kapasitesine sahipti. 885, 2.5 voltluk, 5 pimli bir varyanttır. 884 / 6Q5.
Notlar
Referanslar
- Stokes, John, 70 Years of Radio Tubes and Valves, Vestal Press, NY, 1982, s. 111–115.
- Atıcı, Keith, 1940'a kadar İngiliz Radyo Valfinin Tarihi, MMA International, 1982, s. 30, 31, 81.
- Hull, AW, "Gazla Dolu Termiyonik Vanalar", Trans. AIEE, 47, 1928, s. 753–763.
- 6D4 türü için veriler, "Sylvania Engineering Data Service", 1957
- JD Cobine, JR Curry, "Elektrikli Gürültü Üreteçleri", IRE Bildirileri, 1947, s. 875
- Radyo ve Elektronik Laboratuvarı El Kitabı, MG Scroggie 1971, ISBN 0-592-05950-2