triodo de vacío

Hay un hervidor de agua fría sobre la mesa de la cocina. No sucede nada fuera de lo común, la superficie plana del agua solo tiembla ligeramente por los pasos de alguien cercano. Ahora pongamos la sartén en la estufa y no solo la pongamos, sino que encendamos la calefacción más intensa. Pronto el vapor de agua comenzará a subir desde la superficie del agua, luego comenzará la ebullición, porque incluso en el interior de la columna de agua se producirá una evaporación, y ahora que el agua ya está hirviendo, se observa su intensa evaporación.

Aquí estamos más interesados ​​en la fase del experimento donde solo un ligero calentamiento del agua resultó en la formación de vapor. Pero, ¿qué tiene que ver una olla de agua con eso? Y a pesar de que suceden cosas similares con el cátodo de un tubo de electrones, cuyo dispositivo se discutirá más adelante.

El cátodo de un tubo de vacío comienza a emitir electrones si se calienta a 800-2000 ° C; esta es una manifestación de radiación termoiónica. Durante la radiación térmica, el movimiento térmico de los electrones en el metal del cátodo (generalmente tungsteno) se vuelve lo suficientemente potente como para que algunos de ellos superen la función de trabajo de energía y abandonen físicamente la superficie del cátodo.

Para mejorar la emisión de electrones, los cátodos se recubren con óxido de bario, estroncio u calcio. Y para la iniciación directa del proceso de radiación termoiónica, el cátodo en forma de cabello o cilindro se calienta mediante un filamento incorporado (calentamiento indirecto) o mediante una corriente que atraviesa directamente el cuerpo del cátodo (calentamiento directo).

En la mayoría de los casos, es preferible el calentamiento indirecto porque incluso si la corriente pulsa en el circuito de suministro de calefacción, no podrá crear perturbaciones significativas en la corriente del ánodo.

Todo el proceso descrito se lleva a cabo en un matraz al vacío, dentro del cual hay electrodos, de los cuales hay al menos dos: el cátodo y el ánodo. Por cierto, los ánodos suelen estar hechos de níquel o molibdeno, con menos frecuencia de tantalio y grafito. La forma del ánodo suele ser un paralelepípedo modificado.

Aquí pueden estar presentes electrodos (rejillas) adicionales, dependiendo del número de los cuales la lámpara se llamará diodo o kenotrón (cuando no hay rejillas), triodo (si hay una rejilla), tetrodo (dos rejillas). ) o un pentodo (tres rejillas).

Las lámparas electrónicas para diferentes propósitos tienen diferentes números de redes, cuyo propósito se discutirá más adelante. De una forma u otra, el estado inicial del tubo de vacío es siempre el mismo: si el cátodo se calienta lo suficiente, se forma una «nube de electrones» a su alrededor a partir de los electrones que escaparon debido a la radiación termoiónica.

Entonces, el cátodo se calienta y una "nube" de electrones emitidos ya se cierne cerca de él. ¿Cuáles son las posibilidades para un mayor desarrollo de los eventos? Si tenemos en cuenta que el cátodo está recubierto de óxido de bario, estroncio u calcio y por tanto tiene una buena emisión, entonces los electrones se emiten con bastante facilidad y se puede hacer algo tangible con ellos.

Tome una batería y conecte su terminal positivo al ánodo de la lámpara y conecte el terminal negativo al cátodo. La nube de electrones se repelerá del cátodo, obedeciendo la ley de la electrostática, y se precipitará en un campo eléctrico hacia el ánodo; surgirá una corriente de ánodo, ya que los electrones en el vacío se mueven con bastante facilidad, a pesar de que no hay un conductor como tal. .

Por cierto, si en un intento de obtener una emisión termoiónica más intensa, se comienza a sobrecalentar el cátodo o se aumenta excesivamente el voltaje del ánodo, entonces el cátodo pronto perderá emisión, es como el agua hirviendo de una olla que se ha dejado encendida. un calor muy alto.

Ahora agreguemos un electrodo adicional entre el cátodo y el ánodo (en forma de alambre enrollado en forma de rejilla en las rejillas): una rejilla. Resulta que no es un diodo, sino un triodo. Y aquí hay opciones para el comportamiento de los electrones. Si la rejilla está directamente conectada al cátodo, entonces no interferirá con la corriente del ánodo en absoluto.

Si se aplica a la red un cierto voltaje positivo (pequeño en comparación con el voltaje del ánodo) de otra batería, atraerá electrones del cátodo hacia sí mismo y acelerará un poco los electrones que vuelan hacia el ánodo, pasándolos más a través de sí mismo, hacia el ánodo. Si se aplica un pequeño voltaje negativo a la red, los electrones se ralentizarán.

Si el voltaje negativo es demasiado grande, los electrones permanecerán flotando cerca del cátodo, sin poder cruzar la rejilla en absoluto, y la lámpara se bloqueará. Si se aplica un voltaje positivo excesivo a la rejilla, atraerá la mayoría de los electrones hacia sí misma y no los pasará al cátodo, hasta que la lámpara finalmente se deteriore.

Por lo tanto, ajustando adecuadamente el voltaje de la red, es posible controlar la magnitud de la corriente del ánodo de la lámpara sin actuar directamente sobre la fuente del voltaje del ánodo. Y si comparamos el efecto sobre la corriente del ánodo cambiando el voltaje directamente en el ánodo y cambiando el voltaje en la red, entonces es obvio que la influencia a través de la red es menos costosa desde el punto de vista energético, y esta relación se denomina ganancia de la lámpara:

La pendiente de la característica I — V de un tubo de electrones es la relación entre el cambio en la corriente del ánodo y el cambio en el voltaje de la red a un voltaje constante del ánodo:

Es por eso que esta red se llama red de control. Con la ayuda de una red de control, funciona un triodo, que se utiliza para amplificar las oscilaciones eléctricas en diferentes rangos de frecuencia.

Uno de los triodos populares es el triodo dual 6N2P, que todavía se usa en etapas de controlador (baja corriente) de amplificadores de audio de alta calidad (ULF).