Vakum tüpü - Vacuum tube
Olarak elektronik bir vakum borusu , bir elektron tüpü veya kapak (İngiliz kullanımı) ya da halk dilinde, bir boru (Kuzey Amerika), kontrol eden bir cihaz elektrik akımı , yüksek akışı , vakum ile elektrotlar , bir elektrik hangi potansiyel farkı olmuştur uygulamalı.
Olarak bilinir türü termiyonik tüp ya da termiyonik valf olgusunu kullanarak termiyonik salım ısıtılmış elektronların katot ve bu sinyal, temel elektronik mekanizma, bir dizi için kullanılan amplifikasyon ve akım düzeltme .
Bu tür bir vakum gibi non-termiyonik türleri, phototube Ancak yoluyla elektron emisyon elde fotoelektrik etki ve ışık seviyelerinin saptanması gibi kullanılır. Her iki tipte de, elektronlar katottan hızlandırıldığı anot ile elektrik alan tüp içinde.
En basit vakum tüpü, diyot tarafından 1904 yılında icat , John Ambrose Fleming , yalnızca ısıtılmış elektron çıkış katot ve bir anot içerir. Mevcut tek katottan anoda cihaz boyunca bir yönde akabilir. Bir veya daha fazla ekleme kontrol ızgaraları borusu içinde katod ile anod arasındaki akım ızgara ya da ızgaralar üzerindeki voltaj tarafından kontrol edilmesini sağlar. Bu cihazlar yirminci yüzyılın ilk yarısında elektronik devreler önemli bir bileşenidir haline geldi. Bunlar radyo, televizyon, radar, gelişmesine çok önemli olduğunu ses kaydı ve üreme , uzun mesafe telefon ağları ve analog ve erken dijital bilgisayarlar . Bazı uygulamalar gibi daha önceki teknolojilerin kullanıldığı olmasına rağmen kıvılcım boşluğu verici radyo veya için mekanik bilgisayarlar bilgisayar kullanımı için, bu teknolojilerin yaygın ve pratik yapılan ve disiplinini yarattı termiyonik vakum tüpü icadı idi elektronik .
1940'larda buluş yarı iletken cihazlar mümkün üretilmesi için yapılan katı hal termiyonik tüpler daha küçük, daha etkili, güvenilir ve dayanıklı ve ucuz cihazlar. 1960'ların ortalarından itibaren, termiyonik tüpler daha sonra yerini ediliyordu transistörü . Ancak, katot ışınlı tüp (CRT) temelini kalmıştır televizyon monitörleri ve Osiloskoplara erken 21. yüzyıla kadar. Termiyonik tüpler yine gibi bazı uygulamalar sahip magnetron mikrodalga fırınlarda kullanılan ve belirli yüksek frekanslı amplifikatörler.
Tüm elektronik devre valfleri / elektron tüpler vakum borulardır. Gazlı tüpler benzeri cihazlar, bunlarla ilgili olayların istismar olan, tipik haliyle düşük bir basınçta, bir gaz ihtiva eden gazlarda elektrik deşarj genellikle bir ısıtıcıya olmadan.
içindekiler
- 1 Sınıflandırma
- 2 Açıklama
-
3 Tarihçe ve gelişim
- 3.1 Diyot
- 3.2 triodlar
- 3.3 Tetrodes ve pentod
- 3.4 Çok İşlevli ve multisection borular
- 3.5 ışın güç borular
- 3.6 Gaz doldurulmuş borular
- 3.7 Minyatür borular
- 3.8 inşaat ve performansını geliştirmek
- 3.9 dolaylı ısıtmalı katotlar
- 3.10 , elektronik bilgisayarlarda kullanılması
- 4 Isı oluşumu ve soğutma
- 5 Tüp paketleri
- 6 İsimler
- 7 özel amaçlı borular
- 8 tüp Açılması
- 9 Güvenilirlik
- 10 Test
- 11 diğer vakum tüpü cihazlar
- 12 21. yüzyılda Vakum tüpleri
- 13 Patent
- 14 Ayrıca bakınız
- 15 Kaynaklar
- 16 Ek okumalar
- 17 Dış bağlantılar
Sınıflandırma
Termiyonik vakum tüpleri bir sınıflandırma aktif elektrotlar sayısına gereğidir. İki aktif elemanlar olan bir cihaz a, diyot Genellikle kullanılan düzeltme . Üç öğeli cihazlardır triyotdur amplifikasyon ve geçiş için kullanılır. Ek elektrotlar oluşturmak tetrodes , pentod ek kontrol elektrotlar ile mümkün birden fazla ek işlevleri vb, ve.
Diğer sınıflandırmalar:
- frekans aralığına göre ( ses , radyo, VHF , UHF , mikrodalga )
- güç değerlendirmesi ile (küçük sinyal, ses gücü, yüksek güçlü radyo verici)
- tarafından katot / filaman (, dolaylı olarak ısıtılmış doğrudan ısıtılan) türü ve Isınma süresi ( "Parlak-yayıcı" ya da "ağır-yayıcı" da dahil olmak üzere),
- karakteristik eğrileri tasarımı (örn, sivri Remote- karşı kesme bazı pentod olarak)
- uygulama tarafından (, rektifikasyon, tüpler iletilmesi, amplifikasyonu veya geçiş, tüpler alma karıştırma)
- özelleşmiş parametreler (uzun ömürlü, çok düşük mikrofonik hassasiyet ve düşük gürültü ses yükseltme, engebeli / askeri sürümleri)
- özelleşmiş fonksiyonlar (ışık ya da radyasyon detektörleri, Video görüntüleme tüpleri)
- Tüpler görüntülemek için kullanılan bilgilerin ( Su perisi tüpleri , "sihirli göz" tüpler , Vakum floresan ekranlar , CRT )
Tüpler gibi farklı fonksiyonlara sahip katot ışınlı tüpler gibi daha özel fonksiyonlara ek olarak (örneğin, bir televizyon resmi tüpü) görüntüleme amacıyla bir elektron ışın oluşturma elektron mikroskopisi ve elektron ışın litografisi . X-ışını tüpleri de vakum borulardır. Phototubes ve çoklayıcı durumlarda katottan elektron emisyon enerji bağlıdır olsa da, bir vakum vasıtasıyla, elektron akışına dayanmamakta, fotonların yerine termiyonik salım . "Vakum tüplerinin" bu tür elektronik yükseltmenin ve Islah dışındaki fonksiyonlara sahip yana kendi makalelerinde açıklanmıştır.
Açıklama
Bir vakum boru, iki veya daha fazlasından oluşmaktadır elektrotlar hava geçirmez bir zarf içinde bir vakum içinde. En Tüpler cam zarf sahip cam-metal conta göre Kovar kapatılabilir borosilikat camları , seramik ve metal zarflar (bazlar yalıtım üstünde) kullanılmıştır bile. Elektrotlar bir hava geçirmez mühür ile zarf geçmesine yol açar bağlıdır. En vakum tüpleri nedeniyle tel ya da ısıtıcı ya da diğer hasar tipleri üzerinden yanma, sınırlı bir ömrü vardır, böylece değiştirilebilir birimleri olarak yapılmaktadır; elektrot uçları bir takın tüp bazında pim bağlanmak boru soketi . Tüpler elektronik ekipmanda yetmezliğin en sık rastlanan nedenidir vardı ve tüketicilerin Tüpleri kendilerini değiştirmek mümkün bekleniyordu. Baz terminallerine ek olarak, bazı borular bir son bulan bir elektrot vardı üst kapak . Bu iş için ana nedeni, özellikle yüksek empedanslı ızgara girişi için, boru tabanı üzerinden sızıntı direnci önlemek olmuştur. Bazlar genel olarak ile yapılmıştır fenolik yalıtım nemli koşullarda bir yalıtkan olarak zayıf bir performans. Bir üst kapağı kullanarak için diğer nedenler, ızgara ile anot kapasitansı, geliştirilmiş yüksek frekans performansını azaltarak, daha düşük gerilimlerde uzak çok yüksek bir plaka gerilimi tutmak ve taban izin birden fazla elektrot yerleştirilmesi ile stabilitesini arttırmak içerir. İki üst kapak bağlantıları vardı hatta arada bir tasarım oldu.
Erken vakum tüpleri evrimleşmiş akkor ampul , bir içeren, filaman sızdırmaz boşaltılmış bir cam zarf içinde. Sıcakken filaman bültenleri elektron vakum adı verilen bir işlem haline termiyonik emisyon başlangıçta "Edison etkisi" olarak bilinen. Bir ikinci elektrot, anot veya plaka bunun daha olumlu bir gerilimde ise, bu elektron çekecektir. Sonuç plaka filamandan elektron net akışı vardır. Plaka değil ısıtılır ve elektron yaymaz Ancak, elektronlar ters yönde akamaz. Filaman ( katot ) ikili bir işlevi vardır: ısıtıldığında bu elektronlar yayar; ve birlikte plakalı bunun nedeni aralarındaki potansiyel farkı bir elektrik alanı oluşturur. Sadece iki elektrot ile böyle bir boru olarak ifade edilir diyot ve kullanılan düzeltme . Akım sadece bir yönde geçebilir bildiğinden, böyle bir diyot (veya doğrultucu ) DC darbeli akım (AC) alternatif dönüştürür. Diyotlar, bu nedenle, bir DC kullanılabilir güç kaynağı bir şekilde, demodülatörü ve modüle edilmiş genlikte (AM) radyo sinyalleri ve benzer fonksiyonlar için kullanılabilir.
Erken borular katod olarak filament kullanılabilir; Bu, bir "doğrudan ısıtılan" tüp olarak adlandırılır. Çoğu modern borular katot olan bir metal boru içinde bir "ısıtıcı" elemanı ile "dolaylı olarak ısıtılan" dir. Isıtıcı çevreleyen katot elektriksel olarak izole edilmiş ve sadece yeterince katot ısıtmaya yaramaktadır termiyonik salım elektron. Elektriksel yalıtım farklı gerilimlerde çalışmak üzere farklı tüplerde katotları sayesinde kullanılan tüplerin ısıtıcılar (hum neden olmadan AC olabilir) ortak bir devre temin edilmesini sağlar. HJ Yuvarlak 1913 çevresinde dolaylı olarak ısıtılan bir tüp icat.
Filamentler mikrovat düzeyinde sinyallerini yükseltmek dahi sabit ve genellikle hatırı sayılır güç gerektirir. Anot (plaka) içine katot dünyaya gelen elektronlar ve ısı zaman, güç, aynı zamanda dağıtılır; bu durum, doğrusallık ve düşük distorsiyon sağlamak için gerekli hareketsiz karşı da bir boşta amplifikatör oluşabilir. Bir güç yükselticisi, bu ısıtma önemli olabilir ve bunun güvenli sınırlar ötesine tahrik eğer tüp yok edebilir. Tüp, bir vakum içerdiği, en küçük ve orta güç tüplerde anotlar ile soğutulmaktadır radyasyon cam zarf ile. Bazı özel yüksek güç uygulamalarında, vakum zarfın anot bir parçasını oluşturur, genellikle bir üfleyici ya da suda-bir ceket vasıtasıyla soğutulmuştur bir dış ısı dağıtma tertibatı, ısı yürütmek için.
Klistronlar ve magnetron genellikle (denilen anotları yapmaktadır toplayıcıları yüksek gerilim yalıtım olmadan, özellikle de su ile, soğutmayı sağlamak için toprak potansiyelinde klistronlar olarak). Bu borular yerine filament ve katot üzerindeki yüksek negatif gerilim ile çalışır.
Diyotlar için hariç olmak üzere, ilave elektrotlar katot ve plaka (anot) arasında konumlandırılır. Bunlar, katı elektrotlar elektronlar plakaya yolda geçebileceği seyrek öğeler değildir gibi bu elektrotlar ızgaraların elemanları olarak adlandırılır. Vakum Bundan sonra, tüp olarak bilinen bir triyot , TETRODE , pentot ızgaralar sayısına bağlı olarak vb. Böylece anot, katot ve bir ızgara ve A triod üç elektrotlara sahiptir. Kontrol ızgara olarak bilinen birinci ızgara, (ve bazen de başka ızgaraları) bir içine diyot dönüştürür gerilim kontrollü aygıt : Kontrol ızgarasına uygulanan gerilim katot ve plaka arasındaki akımı etkiler. Katot ile ilgili olarak negatif tutulduğunda, kontrol Böylece, ızgara azaltabilen ya da katot ile anot arasında akım durdurma katot tarafından yayılan elektronlar iten bir elektrik alanı oluşturur. Sürece kontrol ızgara katoda negatif görece olarak, esas olarak hiç akım içine akar, ancak kontrol ızgara üzerinde birçok volt bir değişiklik volt yüzlerce muhtemelen çıkışını değiştirmek, anot akımı büyük bir fark yaratmak için yeterlidir (devre bağlı olarak). Pentot tüp gibi en veren katı hal cihazdır bileşke alan etkili transistor vakum tüpleri tipik olarak çoğu uygulama en yarı iletken farklı olarak, yüz üzerinde voltta yapmaktadır, ancak (JFET).
Tarih ve gelişim
19. yüzyıl gibi boşaltılmış tüpler ile artan araştırma gördü Geissler ve Crookes tüpleri . Böyle tüpler deneyler birçok bilim adamı ve mucitler dahil Thomas Edison , Eugen Goldstein , Nikola Tesla ve Johann Wilhelm Hittorf . Erken hariç ampuller gibi tüpler sadece bilimsel araştırma veya yeniliklerle olarak kullanılmıştır. Bu bilim adamlarının ve buluş sahipleri tarafından belirtilen temel Ancak, sonraki bir vakum tüpü gelişimi için önemlidir.
Her ne kadar termiyonik emisyon aslen tarafından 1873 yılında rapor edilmiştir Frederick Guthrie , iyi bilinen oldu 1883 yılında fenomen Thomas Edison'un görünüşte bağımsız bir keşif oldu. Edison filament ve anot arasındaki akım akışının tek yönlü özelliği haberdar olmasına rağmen, ilgisi (ve patenti) filaman (ve dolayısıyla iplik sıcaklığı) içerisinden doğru olan akıma anot akımının hassasiyeti üzerinde yoğunlaşmıştır. Küçük pratik kullanım hiç bu özellik (ancak erken radyolar genellikle yükselterek tüplerin filaman akımını değiştirerek yoluyla ses kontrollerini hayata) yapılmıştı. Sadece yıl sonra oldu , John Ambrose Fleming tespit (Diyot borunun rektifiye özelliği kullanılan demodüle ) radyo sinyalleri, erken önemli bir gelişme alet edilen bıyık detektörü önceden rektifikasyon için kullanılır.
Bununla birlikte, bir vakum tüpü ile gerçek amplifikasyon sadece pratik olmuştur Lee De Forest üç uç ' 's 1907, buluşa adyon ' boru haline ne bir ham formda triyot . İlk elektronik amplifikatör esasen olmak, bu tür tüpler ve (örneğin ABD'de ilk kıyı-sahil telefon hattı gibi) uzun mesafe telefon vesile olan anons sistemleri ve radyo vericileri kullanım için üstün bir ve çok yönlü teknoloji tanıtıldı ve alıcılar. 20. yüzyılın elektronik devrimi tartışmalı triyot vakum tüpü buluşa başladı.
diyotlar
İngiliz fizikçi John Ambrose Fleming dahil firmalar için bir mühendislik danışman olarak çalıştı Edison Swan , Edison Telefon ve Marconi Şirketi . ABD'den ithal Edison etkisi ampuller üzerinde yapılan deneyler sonucu, o bir cihaz geliştirdi olarak (yalnızca bir yönde akım geçtiği için) 1904 yılında bir "salınım valfi" çağrısında bulundu. Isıtılan filaman, yeteneğine sahip olduğunu , termiyonik salım için akacağını elektron plaka (veya anot ısıtmalı katot ile ilgili olarak pozitif bir voltaj idi). Plaka ısıtılır ve elektron Termiyonik emisyon böylece yeteneğine sahip değildir değildi, çünkü elektronlar, ancak ters yönde geçemeyeceği.
Daha sonra bilinen Fleming valf , bir şekilde kullanılabilir redresör alternatif akım ve bir radyo dalgası olarak detektör . Bu, büyük ölçüde geliştirilmiş bir kristal grubu , bir kristal ve bir sözde göre erken katı hal diyot ile radyo sinyali rektifiye kedi whisker , ayarlanabilir bir nokta teması. Modern yarı iletken benzemeyen, bu gibi bir diyot Bunu düzeltmek için sırayla kristaline temas ayarlanmasını itinalı gerekli.
boru, özellikle bir silah ateşe yaygın olarak hassas noktaya (tüp, genel olarak, bir radyo detektörü gibi daha duyarlı olduğu hassas fakat hassas galen eksilmeye şok ile donanma gemileri için, gemi görev çok daha üstün bu yüzden nispeten vibrasyonlu ve oldu ancak ayarlama) serbest kaldı. diyot boru radyo sinyallerinin algılanması için güvenilir bir alternatif olmuştur.
elektronik mühendisliği ilerledikçe, özellikle İkinci Dünya Savaşı sırasında, bir diyodun bu fonksiyon demodülasyon bir türü olarak kabul edilmeye başlandı. sıkıca tarih tarafından kurulan ederken, "dedektör" terimi kendi başına açıklayıcı ve modası geçmiş düşünülmelidir.
Daha yüksek güç diyot tüpler ya da güç redresör en sonunda selenyum ilk değiştirildi kadar güç kaynağı uygulamalarına yolu buldu ve daha sonra, 1960 silikon redresörün.
triodlar
Başlangıçta, radyo devrelerinde tüpler için tek kullanım içindi düzeltme değil, yükseltilmesi. 1906 yılında, Robert von Lieben bir için bir patent başvurusunda , katod ışını tüpünün bir manyetik sapma dahil. Bu ses sinyallerini yükseltmek için kullanılabilir ve telefon cihazı kullanılmak üzere tasarlanmıştı. Daha sonra rafine yardımcı olacağını triod vakum tüpü.
Ancak, Lee De Forest onun orijinal (diyot) geliştirmek için denemeler yaparken 1907 yılında triodu tüp icat ile yatırılmaktadır adyon . Filaman (arasında ek bir elektrot yerleştirerek katot ) ve plakanın (anot), o sinyalleri amplifiye etmek için elde edilen cihazın yeteneğini keşfettiler. Voltaj tatbik edildiği gibi kontrol biriminin ağı (veya basitçe "profil") katot gerılımın düşürüldü biraz daha negatif voltaj, plakaya filamandan akım miktarı azaltılabilir getirecektir.
Katodun çevresindeki grid tarafından oluşturulan negatif elektrostatik alan yayılan elektronların geçişini engelleyen ve plakaya akımı azaltır. Bu nedenle, ızgara birkaç voltluk fark anot akımı büyük bir değişiklik yapar ve plaka daha büyük bir gerilim değişikliği neden olabilir; Sonuç voltaj ve güç olduğu amplifikasyon . 1908 yılında, De Forest patent (verildi ABD Patenti 879.532 radyo iletişimi bir elektronik amplifikatör olarak kullanım için onun orijinal adyon böyle bir üç elektrotlu versiyonu için). Bu sonuçta triodun olarak tanındı.