Triode al buit

Hi ha un bullidor d'aigua freda a la taula de la cuina. No passa res estrany, la superfície plana de l'aigua només tremola lleugerament pels passos d'algú a prop. Ara posem la paella al fogó i no només la posem, sinó que encenem la calefacció més intensa. Aviat el vapor d'aigua començarà a pujar de la superfície de l'aigua, llavors començarà l'ebullició, perquè fins i tot a l'interior de la columna d'aigua es produirà l'evaporació, i ara l'aigua ja està bullint, s'observa la seva intensa evaporació.

Aquí ens interessa més la fase de l'experiment on només un lleuger escalfament de l'aigua va donar lloc a la formació de vapor. Però què hi té a veure una olla d'aigua? I malgrat que amb el càtode d'un tub d'electrons succeeixen coses semblants, el dispositiu del qual es parlarà més endavant.

El càtode d'un tub de buit comença a emetre electrons si s'escalfa a 800-2000 ° C: aquesta és una manifestació de la radiació termoiònica. Durant la radiació tèrmica, el moviment tèrmic dels electrons en el metall del càtode (generalment tungstè) esdevé prou potent perquè alguns d'ells superin la funció de treball energètic i abandonin físicament la superfície del càtode.

Per millorar l'emissió d'electrons, els càtodes estan recoberts d'òxid de bari, estronci o calci. I per a l'inici directe del procés de radiació termoiònica, el càtode en forma de pèl o cilindre s'escalfa per un filament integrat (escalfament indirecte) o per un corrent que passa directament pel cos del càtode (escalfament directe).

L'escalfament indirecte és en la majoria dels casos preferible perquè, fins i tot si el corrent pulsa al circuit de subministrament de calefacció, no serà capaç de crear pertorbacions importants en el corrent de l'ànode.

Tot el procés descrit té lloc en un matràs evacuat, dins del qual hi ha elèctrodes, dels quals n'hi ha almenys dos: el càtode i l'ànode. Per cert, els ànodes solen estar fets de níquel o molibdè, menys sovint de tàntal i grafit. La forma de l'ànode sol ser un paral·lelepípede modificat.

Els elèctrodes addicionals (quadrícules) poden estar presents aquí, depenent del nombre del qual la làmpada s'anomenarà díode o kenotró (quan no hi ha cap graella), un triode (si n'hi ha una), un tetrode (dues graelles). ) o un pentode (tres quadrícules).

Les làmpades electròniques per a diferents finalitats tenen diferents nombres de xarxes, el propòsit de les quals es tractarà més endavant. D'una manera o altra, l'estat inicial del tub de buit és sempre el mateix: si el càtode s'escalfa prou, al seu voltant es forma un «núvol d'electrons» a partir dels electrons que van escapar per la radiació termoiònica.

Així, el càtode s'escalfa i un "núvol" d'electrons emesos ja s'acosta a ell. Quines són les possibilitats de desenvolupament posterior dels esdeveniments? Si tenim en compte que el càtode està recobert d'òxid de bari, estronci o calci i per tant té una bona emissió, aleshores els electrons s'emeten amb força facilitat i es pot fer alguna cosa tangible amb ells.

Agafeu una bateria i connecteu el seu terminal positiu a l'ànode de la làmpada i connecteu el terminal negatiu al càtode. El núvol d'electrons es repel·lirà del càtode, obeint la llei de l'electrostàtica, i es precipitarà en un camp elèctric cap a l'ànode: es produirà un corrent d'ànode, ja que els electrons en el buit es mouen amb força facilitat, malgrat que no hi ha conductor com a tal. .

Per cert, si en un intent d'aconseguir una emissió termiònica més intensa, es comença a sobreescalfar el càtode o augmenta excessivament la tensió de l'ànode, el càtode aviat perdrà emissió, és com si bulli l'aigua d'una olla que s'ha deixat encesa. una calor molt alta.

Ara afegim un elèctrode addicional entre el càtode i l'ànode (en forma de filferro enrotllat en forma de reixeta a les reixetes): una reixeta. Resulta que no és un díode, sinó un triode. I aquí hi ha opcions per al comportament dels electrons. Si la xarxa està connectada directament al càtode, no interferirà en absolut amb el corrent de l'ànode.

Si s'aplica a la xarxa un cert voltatge positiu (petit en comparació amb la tensió de l'ànode) d'una altra bateria, llavors atraurà electrons del càtode cap a si mateix i accelerarà una mica els electrons que volen cap a l'ànode, passant-los més a través de si mateix - cap al ànode. Si s'aplica una petita tensió negativa a la xarxa, frenarà els electrons.

Si el voltatge negatiu és massa gran, els electrons romandran flotant a prop del càtode, sense creuar la xarxa en absolut, i el llum es bloquejarà. Si s'aplica una tensió positiva excessiva a la xarxa, atraurà la majoria dels electrons cap a si mateix i no els passarà al càtode, fins que la làmpada finalment es pugui deteriorar.

Així, ajustant correctament la tensió de la xarxa, és possible controlar la magnitud del corrent de l'ànode de la làmpada sense actuar directament sobre la font de la tensió de l'ànode. I si comparem l'efecte sobre el corrent de l'ànode canviant la tensió directament a l'ànode i canviant la tensió a la xarxa, llavors és obvi que la influència a través de la xarxa és menys costosa energèticament, i aquesta relació s'anomena guany de la llum:

El pendent de la característica I - V d'un tub d'electrons és la relació entre el canvi en el corrent de l'ànode i el canvi en la tensió de la xarxa a tensió constant de l'ànode:

És per això que aquesta xarxa s'anomena xarxa de control. Amb l'ajuda d'una xarxa de control, funciona un triode, que s'utilitza per amplificar oscil·lacions elèctriques en diferents rangs de freqüència.

Un dels triodes populars és el triode dual 6N2P, que encara s'utilitza en etapes de controlador (de baix corrent) d'amplificadors d'àudio d'alta qualitat (ULF).