فراغ الصمام الثلاثي

توجد غلاية ماء بارد على طاولة المطبخ. لا يحدث شيء خارج عن المألوف ، فالسطح المسطح للماء يرتعش قليلاً فقط من خطى شخص ما في مكان قريب. الآن دعونا نضع المقلاة على الموقد ولا نضعها فقط ، بل نشغل التدفئة الأكثر كثافة. قريباً سيبدأ بخار الماء في الارتفاع من سطح الماء ، ثم يبدأ الغليان ، لأنه حتى في الجزء الداخلي من عمود الماء سيحدث تبخر ، والآن الماء يغلي بالفعل ، لوحظ تبخره الشديد.

نحن هنا أكثر اهتمامًا بمرحلة التجربة حيث أدى تسخين طفيف للماء فقط إلى تكوين البخار. لكن ما علاقة إناء الماء به؟ وعلى الرغم من حقيقة حدوث أشياء مماثلة مع الكاثود لأنبوب الإلكترون ، سيتم مناقشة الجهاز لاحقًا.

يبدأ كاثود الأنبوب المفرغ في إصدار الإلكترونات إذا تم تسخينه إلى 800-2000 درجة مئوية - وهذا مظهر من مظاهر الإشعاع الحراري. أثناء الإشعاع الحراري ، تصبح الحركة الحرارية للإلكترونات في معدن الكاثود (عادة التنجستن) قوية بما يكفي لتتغلب على وظيفة عمل الطاقة وتترك سطح الكاثود فعليًا.

لتحسين انبعاث الإلكترون ، يتم طلاء الكاثودات بالباريوم أو السترونشيوم أو أكسيد الكالسيوم. وللبدء المباشر في عملية الإشعاع الحراري ، يتم تسخين الكاثود على شكل شعرة أو أسطوانة بواسطة خيوط مدمجة (تسخين غير مباشر) أو بواسطة تيار يمر مباشرة عبر جسم الكاثود (التسخين المباشر).

يُفضل التسخين غير المباشر في معظم الحالات لأنه حتى لو كان التيار ينبض في دائرة إمداد التدفئة ، فلن يكون قادرًا على إحداث اضطرابات كبيرة في تيار الأنود.

تحدث العملية الموصوفة بالكامل في دورق مفرغ ، يوجد بداخله أقطاب كهربائية ، يوجد منها على الأقل اثنان - الكاثود والأنود. بالمناسبة ، عادة ما تكون الأنودات مصنوعة من النيكل أو الموليبدينوم ، وغالبًا ما تكون مصنوعة من التنتالوم والجرافيت. عادة ما يكون شكل الأنود متوازي خطي معدل.

قد تكون الأقطاب الكهربائية الإضافية - الشبكات - موجودة هنا ، اعتمادًا على العدد الذي سيطلق عليه المصباح الصمام الثنائي أو kenotron (في حالة عدم وجود شبكات على الإطلاق) ، وثلاثي (إذا كانت هناك شبكة واحدة) ، و tetrode (شبكتان) ) أو بنتود (ثلاث شبكات).

تحتوي المصابيح الإلكترونية لأغراض مختلفة على أعداد مختلفة من الشبكات ، وسيتم مناقشة الغرض منها بمزيد من التفصيل. بطريقة أو بأخرى ، تكون الحالة الأولية للأنبوب المفرغ هي نفسها دائمًا: إذا تم تسخين الكاثود بدرجة كافية ، تتشكل "سحابة إلكترونية" حوله من الإلكترونات التي هربت بسبب الإشعاع الحراري.

لذلك ، ترتفع درجة حرارة الكاثود وتحوم بالفعل "سحابة" من الإلكترونات المنبعثة بالقرب منه. ما هي احتمالات مزيد من تطوير الأحداث؟ إذا اعتبرنا أن الكاثود مغطى بالباريوم أو السترونتيوم أو أكسيد الكالسيوم وبالتالي له انبعاث جيد ، فإن الإلكترونات تنبعث بسهولة تامة ويمكنك فعل شيء ملموس بها.

خذ بطارية وقم بتوصيل طرفها الموجب بالقطب الموجب للمصباح وقم بتوصيل الطرف السالب بالكاثود. سوف تتنافر سحابة الإلكترون من القطب السالب ، وتلتزم بقانون الكهرباء الساكنة ، وتندفع في مجال كهربائي إلى القطب الموجب - سينشأ تيار الأنود ، حيث تتحرك الإلكترونات في الفراغ بسهولة تامة ، على الرغم من عدم وجود موصل على هذا النحو .

بالمناسبة ، إذا في محاولة للحصول على انبعاث حراري أكثر كثافة ، بدأ المرء في تسخين الكاثود أو زيادة جهد الأنود بشكل مفرط ، فإن الكاثود سيفقد الانبعاث قريبًا.إنه مثل الماء المغلي من وعاء تم تركه على حرارة عالية جدا.

الآن دعنا نضيف قطبًا كهربائيًا إضافيًا بين الكاثود والأنود (على شكل سلك ملفوف على شكل شبكة على الشبكات) - شبكة. اتضح أنه ليس الصمام الثنائي ، ولكن الصمام الثلاثي. وهنا توجد خيارات لسلوك الإلكترونات. إذا كانت الشبكة متصلة مباشرة بالكاثود ، فلن تتداخل مع تيار الأنود على الإطلاق.

إذا تم تطبيق جهد موجب معين (صغير مقارنة بجهد الأنود) من بطارية أخرى على الشبكة ، فسوف يجذب الإلكترونات من الكاثود إلى نفسه ويسرع إلى حد ما الإلكترونات التي تطير إلى القطب الموجب ، ويمررها من خلال نفسها - إلى القطب الموجب. الأنود. إذا تم تطبيق جهد سلبي صغير على الشبكة ، فسيؤدي ذلك إلى إبطاء الإلكترونات.

إذا كان الجهد السالب كبيرًا جدًا ، فستظل الإلكترونات عائمة بالقرب من الكاثود ، وستفشل في عبور الشبكة على الإطلاق ، وسيتم إغلاق المصباح. إذا تم تطبيق جهد موجب مفرط على الشبكة ، فسوف يسحب معظم الإلكترونات إلى نفسه ولا يمررها إلى الكاثود ، حتى يتدهور المصباح أخيرًا.

وبالتالي ، من خلال ضبط جهد الشبكة بشكل صحيح ، من الممكن التحكم في حجم تيار الأنود للمصباح دون التأثير مباشرة على مصدر جهد الأنود. وإذا قارنا التأثير على تيار الأنود عن طريق تغيير الجهد مباشرة على الأنود وتغيير الجهد في الشبكة ، فمن الواضح أن التأثير عبر الشبكة أقل تكلفة من حيث الطاقة ، وتسمى هذه النسبة بكسب خروف:

ميل الخاصية I - V لأنبوب الإلكترون هو نسبة التغير في تيار الأنود إلى التغير في جهد الشبكة عند جهد الأنود الثابت:

هذا هو سبب تسمية هذه الشبكة بشبكة التحكم. بمساعدة شبكة التحكم ، يعمل الصمام الثلاثي ، والذي يستخدم لتضخيم التذبذبات الكهربائية في نطاقات التردد المختلفة.

أحد الصمامات الثلاثية الشائعة هو الصمام الثنائي 6N2P ، والذي لا يزال مستخدمًا في مراحل التشغيل (التيار المنخفض) لمكبرات الصوت عالية الجودة (ULF).