Σκοπός των συσκευών ηλεκτροκενού. Συσκευές ηλεκτρικού κενού: αρχή λειτουργίας, παραδείγματα

Οι σύγχρονες συσκευές κενού οφείλουν την εμφάνισή τους στον Αμερικανό εφευρέτη Thomas Edison. Ήταν αυτός που ανέπτυξε την πρώτη επιτυχημένη μέθοδο φωτισμού, χρησιμοποιώντας έναν ηλεκτρικό λαμπτήρα.

Η ιστορία της λάμπας

Στις μέρες μας είναι δύσκολο να πιστέψει κανείς ότι ηλεκτρική ενέργεια δεν υπήρχε σε όλες τις ιστορικές περιόδους. Οι πρώτοι λαμπτήρες πυρακτώσεως εμφανίστηκαν μόλις στα τέλη του δέκατου ένατου αιώνα. Ο Edison κατάφερε να αναπτύξει ένα μοντέλο λαμπτήρα που περιείχε νημάτια άνθρακα, πλατίνα και μπαμπού. Αυτός ο επιστήμονας είναι που δικαίως αποκαλείται ο «πατέρας» του σύγχρονου λαμπτήρα. Απλοποίησε το κύκλωμα του λαμπτήρα και μείωσε σημαντικά το κόστος παραγωγής. Ως αποτέλεσμα, δεν εμφανίστηκε φωτισμός αερίου, αλλά ηλεκτρικός φωτισμός στους δρόμους και οι νέες συσκευές φωτισμού άρχισαν να ονομάζονται λαμπτήρες Edison. Ο Thomas εργάστηκε για πολύ καιρό για να βελτιώσει την εφεύρεσή του, με αποτέλεσμα η χρήση κεριών να γίνει ασύμφορη επιχείρηση.

Αρχή λειτουργίας

Τι συσκευή διαθέτουν οι λαμπτήρες πυρακτώσεως της Edison; Κάθε συσκευή έχει σώμα νήματος, γυάλινη λάμπα, κύρια επαφή, ηλεκτρόδια και βάση. Κάθε ένα από αυτά έχει τον δικό του λειτουργικό σκοπό.

Η ουσία της λειτουργίας αυτής της συσκευής είναι η εξής. Όταν ένα σώμα νήματος θερμαίνεται έντονα από ένα ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων, η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε φως.

Για να γίνει αντιληπτή η ακτινοβολία από το ανθρώπινο μάτι, είναι απαραίτητο να φτάσει σε θερμοκρασία τουλάχιστον 580 βαθμών.

Μεταξύ των μετάλλων, το βολφράμιο έχει το μέγιστο σημείο τήξης, επομένως από αυτό κατασκευάζεται το σώμα του νήματος. Για να μειωθεί η ένταση, το σύρμα άρχισε να τοποθετείται σε μια σπείρα.

Παρά την υψηλή χημική αντοχή του βολφραμίου, για τη μέγιστη προστασία του από τη διαδικασία διάβρωσης, το σώμα του νήματος τοποθετείται σε ένα σφραγισμένο γυάλινο δοχείο από το οποίο έχει προηγουμένως αντληθεί αέρας. Αντίθετα, ένα αδρανές αέριο αντλείται στη φιάλη, το οποίο εμποδίζει το σύρμα βολφραμίου να εισέλθει σε αντιδράσεις οξείδωσης. Το αργό χρησιμοποιείται συχνότερα ως αδρανές αέριο, μερικές φορές χρησιμοποιείται άζωτο ή κρυπτό.

Η ουσία της εφεύρεσης του Edison είναι ότι η εξάτμιση που συμβαίνει κατά την παρατεταμένη θέρμανση του μετάλλου εμποδίζεται από την πίεση που δημιουργείται από το αδρανές αέριο.

Χαρακτηριστικά λαμπτήρων

Υπάρχουν αρκετοί διαφορετικοί λαμπτήρες που έχουν σχεδιαστεί για να φωτίζουν μια μεγάλη περιοχή. Η ιδιαιτερότητα της εφεύρεσης του Edison είναι η δυνατότητα ρύθμισης της ισχύος αυτής της συσκευής λαμβάνοντας υπόψη τη φωτισμένη περιοχή.

Οι κατασκευαστές προσφέρουν διαφορετικούς τύπους λαμπτήρων, που διαφέρουν ως προς τη διάρκεια ζωής, το μέγεθος και την ισχύ. Ας δούμε μερικούς τύπους αυτών των ηλεκτρικών συσκευών.

Οι πιο συνηθισμένοι σωλήνες κενού είναι οι LON. Συμμορφώνονται πλήρως με τις απαιτήσεις υγιεινής και η μέση διάρκεια ζωής τους είναι 1000 ώρες.

Μεταξύ των μειονεκτημάτων των λαμπτήρων γενικής χρήσης, επισημαίνουμε το χαμηλό Περίπου το 5 τοις εκατό της ηλεκτρικής ενέργειας μετατρέπεται σε φως, το υπόλοιπο απελευθερώνεται με τη μορφή θερμότητας.

Φωτιστικά φώτα

Έχουν αρκετά υψηλή ισχύ και έχουν σχεδιαστεί για να φωτίζουν μεγάλες περιοχές. Οι συσκευές ηλεκτρικού κενού χωρίζονται σε τρεις ομάδες:

• προβολή ταινιών;
• φάροι?
• γενικού σκοπού.

Η πηγή φωτός του προβολέα διαφέρει ως προς το μήκος του σώματος του νήματος· έχει πιο συμπαγείς διαστάσεις, γεγονός που καθιστά δυνατή την αύξηση της συνολικής φωτεινότητας και τη βελτίωση της εστίασης της ροής φωτός.

Οι ηλεκτρικές συσκευές κενού καθρέφτη έχουν ανακλαστική στρώση αλουμινίου και διαφορετικό σχέδιο λαμπτήρων.

Το τμήμα του που προορίζεται να μεταφέρει το φως είναι κατασκευασμένο από παγωμένο γυαλί. Αυτό σας επιτρέπει να κάνετε το φως απαλό και να μειώσετε τις αντίθετες σκιές από διάφορα αντικείμενα. Τέτοιες συσκευές ηλεκτροκενού χρησιμοποιούνται για εσωτερικό φωτισμό.

Μέσα στη φιάλη αλογόνου υπάρχουν ενώσεις βρωμίου ή ιωδίου. Χάρη στην ικανότητά τους να αντέχουν σε θερμοκρασίες έως και 3000 K, οι λαμπτήρες έχουν διάρκεια ζωής περίπου 2000 ώρες. Αλλά αυτή η πηγή έχει επίσης τα μειονεκτήματά της, για παράδειγμα, ένας λαμπτήρας αλογόνου έχει χαμηλή ηλεκτρική αντίσταση κατά την ψύξη.

Βασικές ρυθμίσεις

Σε έναν λαμπτήρα πυρακτώσεως Edison, το νήμα βολφραμίου είναι διατεταγμένο σε διαφορετικά σχήματα. Για σταθερή λειτουργία μιας τέτοιας συσκευής, απαιτείται τάση 220 V. Κατά μέσο όρο, η διάρκεια ζωής της κυμαίνεται από 3000 έως 3500 ώρες. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η θερμοκρασία χρώματος είναι 2700 K, η λάμπα παρέχει ένα λευκό θερμό ή κίτρινο φάσμα. Επί του παρόντος, οι λαμπτήρες προσφέρονται σε διαφορετικά μεγέθη (E27). Εάν θέλετε, μπορείτε να επιλέξετε μια λάμπα με τη μορφή φουρκέτας, ψαροκόκαλου ή σπιράλ για έναν πολυέλαιο οροφής ή ένα φωτιστικό τοίχου.

Η εφεύρεση του Edison χωρίζεται σε ξεχωριστές κατηγορίες ανάλογα με τον αριθμό των νημάτων βολφραμίου. Το κόστος της συσκευής φωτισμού, η ισχύς της και η διάρκεια ζωής εξαρτώνται άμεσα από αυτόν τον δείκτη.

Αρχή λειτουργίας του EVL

Η θερμιονική εκπομπή συνίσταται στην εκπομπή ηλεκτρονίων από ένα θερμαινόμενο σώμα νήματος σε κενό ή αδρανές περιβάλλον που δημιουργείται μέσα στο λαμπτήρα. Ένα μαγνητικό ή ηλεκτρικό πεδίο χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της ροής των ηλεκτρονίων.

Η θερμιονική εκπομπή καθιστά δυνατή την πρακτική χρήση των θετικών ιδιοτήτων της ροής ηλεκτρονίων - για τη δημιουργία και την ενίσχυση ηλεκτρικών ταλαντώσεων διαφόρων συχνοτήτων.

Χαρακτηριστικά ραδιοσωλήνων

Η δίοδος κενού είναι η βάση της ραδιομηχανικής. Ο σχεδιασμός του λαμπτήρα έχει δύο ηλεκτρόδια (κάθοδος και άνοδος) και ένα πλέγμα. Η κάθοδος παρέχει εκπομπή· για αυτό, ένα στρώμα βολφραμίου επικαλύπτεται με βάριο ή θόριο. Η άνοδος κατασκευάζεται με τη μορφή πλάκας από νικέλιο, μολυβδαίνιο και γραφίτη. Το πλέγμα είναι ένας διαχωριστής μεταξύ των ηλεκτροδίων. Όταν το ρευστό εργασίας θερμαίνεται από κινούμενα σωματίδια, δημιουργείται ένα ισχυρό ηλεκτρικό ρεύμα στο κενό. Οι συσκευές ηλεκτροκενού αυτού του τύπου αποτελούν τη βάση της ραδιομηχανικής. Στο δεύτερο μισό του περασμένου αιώνα, οι σωλήνες κενού χρησιμοποιήθηκαν σε διάφορους τομείς της τεχνικής και της ραδιοηλεκτρονικής βιομηχανίας.

Χωρίς αυτά ήταν αδύνατο να κατασκευαστούν ραδιόφωνα, τηλεοράσεις, ειδικός εξοπλισμός και υπολογιστές.

Τομείς εφαρμογής

Με την ανάπτυξη των οργάνων ακριβείας και των ραδιοηλεκτρονικών, αυτοί οι λαμπτήρες έχασαν τη σημασία τους και έπαψαν να χρησιμοποιούνται σε μεγάλη κλίμακα.

Αλλά ακόμη και σήμερα υπάρχουν βιομηχανικές περιοχές που απαιτούν EVL, επειδή μόνο μια λάμπα κενού μπορεί να εξασφαλίσει τη λειτουργία των συσκευών σύμφωνα με δεδομένες παραμέτρους σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον.

Τα EVL παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για το στρατιωτικό-βιομηχανικό συγκρότημα, καθώς οι σωλήνες κενού χαρακτηρίζονται από αυξημένη αντίσταση στους ηλεκτρομαγνητικούς παλμούς.

Μία στρατιωτική συσκευή μπορεί να περιέχει έως και εκατό EVL. Τα περισσότερα υλικά ημιαγωγών και ηλεκτρονικά ηλεκτρονικά δεν μπορούν να λειτουργήσουν υπό αυξημένη ακτινοβολία, καθώς και σε συνθήκες φυσικού κενού (στο διάστημα).

Το EVL συμβάλλει στην αύξηση της αξιοπιστίας και της ανθεκτικότητας των δορυφόρων και των διαστημικών πυραύλων.

συμπέρασμα

Σε συσκευές ηλεκτροκενού που επιτρέπουν τη δημιουργία, την ενίσχυση και τη μετατροπή της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας, ο χώρος εργασίας είναι εντελώς απαλλαγμένος από αέρα, περιφραγμένος από την ατμόσφαιρα με ένα αδιαπέραστο κέλυφος.

Η ανακάλυψη της θερμιονικής εκπομπής οδήγησε στη δημιουργία ενός απλού λαμπτήρα δύο ηλεκτροδίων που ονομάζεται δίοδος κενού.

Όταν συνδέεται σε ηλεκτρικό κύκλωμα, εμφανίζεται ένα ρεύμα μέσα στη συσκευή. Όταν η πολικότητα της τάσης αλλάζει, αυτή εξαφανίζεται, ανεξάρτητα από το πόσο ζεστή είναι η κάθοδος. Διατηρώντας μια σταθερή θερμοκρασία της θερμαινόμενης καθόδου, ήταν δυνατό να δημιουργηθεί μια άμεση σχέση μεταξύ της τάσης της ανόδου και της ισχύος του ρεύματος. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν άρχισαν να χρησιμοποιούνται στην ανάπτυξη ηλεκτρονικών συσκευών κενού.

Για παράδειγμα, μια τρίοδος είναι ένας σωλήνας ηλεκτρονίων που έχει τρία ηλεκτρόδια: μια άνοδο, μια θερμιονική κάθοδο και ένα πλέγμα ελέγχου.

Ήταν οι τρίοδοι που έγιναν οι πρώτες συσκευές που χρησιμοποιήθηκαν για την ενίσχυση ηλεκτρικών σημάτων στις αρχές του περασμένου αιώνα. Επί του παρόντος, οι τρίοδοι έχουν αντικατασταθεί από τρανζίστορ ημιαγωγών. Οι τρίοδοι κενού χρησιμοποιούνται μόνο σε εκείνες τις περιοχές όπου είναι απαραίτητο να μετατραπούν σήματα υψηλής ισχύος με μικρό αριθμό ενεργών εξαρτημάτων και το βάρος και οι διαστάσεις μπορούν να παραμεληθούν.

Οι ισχυροί ραδιοσωλήνες είναι συγκρίσιμοι με τα τρανζίστορ όσον αφορά την απόδοση και την αξιοπιστία, αλλά η διάρκεια ζωής τους είναι πολύ μικρότερη. Σε τρίοδους χαμηλής ισχύος, το μεγαλύτερο μέρος του νήματος πηγαίνει στην κατανάλωση ενέργειας καταρράκτη, μερικές φορές η τιμή του φτάνει το 50%.

Τα Tetrodes είναι ένας ηλεκτρονικός σωλήνας διπλού δικτύου που έχει σχεδιαστεί για να αυξάνει την ισχύ και την τάση των ηλεκτρικών σημάτων. Αυτές οι συσκευές έχουν υψηλότερο κέρδος σε σύγκριση με ένα τρίοδο. Τέτοια σχεδιαστικά χαρακτηριστικά καθιστούν δυνατή τη χρήση τετρωδών για την ενίσχυση χαμηλών συχνοτήτων σε τηλεοράσεις, δέκτες και άλλο ραδιοφωνικό εξοπλισμό.

Οι καταναλωτές χρησιμοποιούν ενεργά λαμπτήρες πυρακτώσεως, στους οποίους το σώμα του νήματος είναι μια σπείρα ή σύρμα βολφραμίου. Αυτές οι συσκευές έχουν ισχύ από 25 έως 100 W, η διάρκεια ζωής τους είναι 2500-3000 ώρες. Οι κατασκευαστές προσφέρουν λαμπτήρες με διαφορετικές βάσεις, σχήματα και μεγέθη, ώστε να μπορείτε να επιλέξετε μια επιλογή λαμπτήρα λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά της συσκευής φωτισμού και την περιοχή του δωματίου.

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΚΕΝΟ-συσκευές στις οποίες το ρεύμα μεταφέρεται από ηλεκτρόνια ή ιόντα που κινούνται μεταξύ ηλεκτροδίων μέσω υψηλών ή αερίων εντός ενός αεριοστεγούς κελύφους.

Οι ηλεκτρονικές συσκευές χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: ηλεκτρονικές συσκευές και συσκευές ιόντων.Στις ηλεκτρονικές συσκευές η μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας. στον χώρο μεταξύ των ηλεκτροδίων καθορίζεται από την κίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων που εκπέμπονται από την κάθοδο σε υψηλό κενό. Σε συσκευές εκκένωσης αερίων (ιόντων) στη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας. Το φορτίο περιλαμβάνει τόσο ηλεκτρόνια όσο και βαριά φορτία. σωματίδια - ιόντα που σχηματίζονται από την αλληλεπίδραση ηλεκτρονίων που κινούνται σε ηλεκτρικό ρεύμα. πεδίο, με άτομα αερίου που γεμίζουν τη συσκευή.

Ένα από τα χαρακτηριστικά της διέλευσης ρεύματος σε μια ηλεκτρονική συσκευή είναι η μη γραμμική εξάρτηση του μεγέθους του ρεύματος που διαρρέει τη συσκευή από το μέγεθος του εφαρμοζόμενου ρεύματος - μη γραμμικό χαρακτηριστικά βολτ-αμπέρ, άκρες για ηλεκτρονικές συσκευές στον πληθυντικό. Οι περιπτώσεις μπορούν να περιγραφούν με μια εκθετική συνάρτηση. Τα χαρακτηριστικά των συσκευών εκκένωσης αερίου έχουν διάφορους τύπους: ανόδου, πτώσης, εκρηκτικών κ.λπ. Πολλά. Οι τύποι ηλεκτρικής ενέργειας έχουν μονόδρομη αγωγιμότητα - οι συνθήκες για τη διέλευση του ρεύματος αλλάζουν απότομα όταν αλλάζει η πολικότητα της εφαρμοζόμενης τάσης.

Το μέγεθος του ρεύματος που διέρχεται από το ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να ελεγχθεί σε μεγάλο εύρος - από το «μπλοκάρισμα» (μηδέν) έως τη μέγιστη δυνατή τιμή για μια δεδομένη συσκευή και ουσιαστικά χωρίς κατανάλωση ενέργειας.

Οι ηλεκτρονικές ηλεκτρικές συσκευές είναι πρακτικά χωρίς αδράνεια, δηλαδή, η αλλαγή στο ρεύμα που ρέει μέσω της συσκευής συμβαίνει σχεδόν αμέσως όταν αλλάζει η εφαρμοζόμενη τάση. Αυτό καθορίζεται από το γεγονός ότι τα ηλεκτρόνια που κινούνται στο ηλεκτρικό πεδίο σε ελεύθερο χώρο (υψηλό κενό), μπορεί να αποκτήσει ταχύτητα κοντά στο: όταν διέρχεται από ένα επιταχυνόμενο πεδίο με διαφορά δυναμικού 100 kV, η ταχύτητα του ηλεκτρονίου είναι ~(2/3) Με. Σε τέτοιες ταχύτητες, ο χρόνος πτήσης ενός ηλεκτρονίου μέσω του διαηλεκτροδιακού χώρου είναι<=10 -10 -10 -9 с, что позволяет считать Э. п. приборами мгновенного действия.

Οι περισσότερες ηλεκτρονικές συσκευές είναι μετατροπείς πληροφοριών (σήματα), τόσο ως προς το είδος της ενέργειας που μετατρέπεται όσο και ως προς τις παραμέτρους μετατροπής.

Ανάλογα με το είδος της ενέργειας που μετατρέπεται, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής χωρίζονται σε ομάδες: μετατροπή ηλεκτρικής ενέργειας. ηλεκτρικά σήματα με άλλες παραμέτρους. μετασχηματίζοντας ηλεκτρικό σήματα σε οπτικό (φως)? οπτικό - σε ηλεκτρικό? οπτικό-προς-οπτικό με άλλες παραμέτρους.

Τα EP μπορούν να μετατρέψουν το μέγεθος (πλάτος) ενός σήματος, ενισχύοντας την τάση, το ρεύμα, την ισχύ και την οπτική φωτεινότητα. εικόνες κ.λπ. σε ένα πολύ μεγάλο εύρος αλλαγών στην τιμή του μετατρεπόμενου σήματος, για παράδειγμα. όσον αφορά την ισχύ - από κλάσματα W έως δεκάδες MW. Το E.p. μπορεί να μετατρέψει σήματα σε συχνότητα, δημιουργώντας ταλαντώσεις HF και μικροκυμάτων, ανιχνεύοντας, διορθώνοντας AC. ρεύμα (επίσης σε πολύ ευρύ φάσμα - από μηδέν έως δεκάδες GHz). Ένας αριθμός E. p. χρησιμοποιούνται για μεταγωγή (εναλλαγή) ηλεκτρικών. κυκλώματα υψηλής ισχύος και υψηλής τάσης που χρησιμοποιούν σήματα ελέγχου χαμηλής ισχύος.

Προς Ε. π., μετατροπή ηλεκτρ. σήματα σε ηλεκτρικά με άλλες παραμέτρους περιλαμβάνουν σωλήνες κενού, ηλεκτρονικές συσκευές μικροκυμάτων ( κλυστρόνια, μαγνητρόνια, σωλήνας κινούμενου κύματος, σωλήνας προς τα πίσω), σωλήνες αποθήκευσης καθοδικών ακτίνων, ορισμένες συσκευές εκκένωσης αερίων (βαλβίδες υδραργύρου, γαστρόνια, θυρατρόνια τόξου κ.λπ.). Συσκευές που μετατρέπουν ηλεκτρική ενέργεια. Τα οπτικά σήματα λαμβάνουν σωλήνες καθοδικών ακτίνων (παλμογράφοι, λυχνίες ένδειξης, λυχνίες εικόνας), δείκτες τάσης φωτός ηλεκτρονίων, λαμπτήρες πυρακτώσεως, πηγές φωτός εκκένωσης αερίου, συμπεριλαμβανομένων λαμπτήρων φθορισμού (βλ. ) . Η μετατροπή των οπτικών (ελαφρών) σημάτων σε ηλεκτρικά πραγματοποιείται με κενό φωτοκύτταρατηλεοπτική μετάδοση. σωλήνες (διατομείς, υπερόρτικοι, βίδικοι κ.λπ.). Οπτική μετατροπή σήματα σε οπτικά με άλλες παραμέτρους εμφανίζεται χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικοί-οπτικοί μετατροπείς, ενισχυτές φωτεινότητας, ενισχυτές εικόνας ακτίνων Χ.

E. p. περιλαμβάνουν επίσης σταθεροποιητές ρεύματος (barretters), σταθεροποιητές τάσης εκκένωσης αερίου (δίοδοι zener) και mechanotrons - συσκευές που μετατρέπουν τη μηχανική ενέργεια. παραμέτρους (μεταβολή απόστασης μεταξύ ηλεκτροδίων, πίεση, επιτάχυνση, πλάτος και συχνότητα δονήσεων) σε ηλεκτρ. σήματα.

Λιτ.: Tyagunov G. A., Electrovacuum and, M.-L., 1962; Ηλεκτρονικές συσκευές, εκδ. Ο Γ.Γ. Shishkina, 4η έκδ., Μ., 1989; Katsnelson B.V., Kalugin A.M., Larionov A.S., Ηλεκτρονικές συσκευές ηλεκτρικού κενού και συσκευές εκκένωσης αερίου. Κατάλογος, 2η έκδ., Μ., 1985.

A. A. Zhigarev.

Μια συσκευή ηλεκτροκενού ονομάζεται. μια συσκευή στην οποία ο χώρος εργασίας είναι απομονωμένος από ένα αεροστεγές κέλυφος (κύλινδρος), έχει υψηλό βαθμό κενού ή είναι γεμάτος με ειδικό μέσο (ατμοί ή αέρια) και η δράση του οποίου βασίζεται σε ηλεκτρικά φαινόμενα που σχετίζονται με κίνηση φορτισμένων σωματιδίων σε κενό ή αέριο. Σύμφωνα με τη φύση του περιβάλλοντος εργασίας, οι ηλεκτρικές συσκευές κενού χωρίζονται σε ηλεκτρονικές και ιοντικές (εκκένωση αερίου).

Σε ηλεκτρονική EVP ελ. το ρεύμα προκαλείται από την κίνηση μόνο ελεύθερων ηλεκτρονίων στο κενό (σωλήνες ηλεκτρονίων, συσκευές καθοδικών ακτίνων, φωτοηλεκτρονικές συσκευές κενού κ.λπ.)

Η αρχή λειτουργίας του ιοντικού EVP βασίζεται στη χρήση του ιερού ελ. εκκένωση σε ατμούς αερίου ή μετάλλων. Αυτές οι συσκευές ονομάζονται εκκένωση αερίου (θραύση αερίου, λάμψη, εκκενώσεις υψηλής συχνότητας κ.λπ.)

Το EVP αποτελείται από ένα σύστημα ηλεκτροδίων σχεδιασμένο. για τη διαχείριση της φυσικής διεργασίες στο εσωτερικό του κυλίνδρου που διαχωρίζουν το εξωτερικό. περιβάλλον από το εσωτερικό του εργαζομένου. απλότητα της συσκευής.

Σε όλους τους τύπους EVP και μεγάλων υδραυλικών ρωγμών υπάρχουν: κάθοδοι - ηλεκτρόδια που εκπέμπουν (εκπέμπουν) ηλεκτρόνια, και άνοδοι - ηλεκτρόδια που συλλέγουν (συλλέγουν) ηλεκτρόνια. Για τον έλεγχο της ροής των φορτισμένων σωματιδίων, χρησιμοποιούνται ηλεκτρόδια ελέγχου που κατασκευάζονται με τη μορφή πλέγματος ή πλακών με προφίλ και ειδικά ηλεκτρομαγνητικά δομικά στοιχεία (πηνία). Σε συσκευές για την εμφάνιση πληροφοριών σε οπτική μορφή (CRT, δείκτες και άλλες συσκευές), χρησιμοποιούνται ευρέως ειδικά δομικά στοιχεία - οθόνες, με τη βοήθεια των οποίων η ενέργεια μιας ροής ηλεκτρονίων ή ηλεκτρικού πεδίου μετατρέπεται σε οπτική ακτινοβολία (λάμψη) το σώμα. Τα σχέδια των ηλεκτροδίων είναι πολύ διαφορετικά και καθορίζονται από το σκοπό των συσκευών και τις συνθήκες λειτουργίας τους.

Οι κύλινδροι EVP και υδραυλικής θραύσης είναι κατασκευασμένοι από γυαλί, μέταλλο, κεραμικά και συνδυασμούς αυτών των υλικών. Τα συμπεράσματα από τα ηλεκτρόδια γίνονται μέσω της βάσης, των ακραίων και των πλευρικών επιφανειών των κυλίνδρων.

Ένας ηλεκτρονικός λαμπτήρας είναι ένα EVP που λειτουργεί ελέγχοντας την ένταση της ροής ηλεκτρονίων που κινούνται σε κενό ή σπάνιο αέριο μεταξύ των ηλεκτροδίων.

Ηλεκτρονικοί σωλήνες, που προορίζονται για φωτισμό (λάμπες φλας, λάμπες xenon, λάμπες υδραργύρου και νατρίου)

Κύριοι τύποι ηλεκτρονικών σωλήνων κενού:

Δίοδοι (που κατασκευάζονται εύκολα για υψηλές τάσεις, βλέπε kenotron), Τρίοδοι, τετράδες, πεντόδες, τετρόδους δέσμης και πεντόδες (ως παραλλαγές αυτών των τύπων), εξόδους, επτάδες, οκτώδες, μη κόμβοι, λαμπτήρες συνδυασμού (στην πραγματικότητα περιλαμβάνουν 2 ή περισσότερους λαμπτήρες σε έναν κύλινδρο )

Σύμφωνα με τον αριθμό των ηλεκτροδίων, οι ηλεκτρονικοί σωλήνες χωρίζονται σε:

δύο ηλεκτροδίων (δίοδοι), τριών ηλεκτροδίων (τρίοδοι), τεσσάρων ηλεκτροδίων (τετρόδους), πέντε ηλεκτροδίων (πεντόδια) και ακόμη και επτά ηλεκτροδίων (επτόδια ή πενταγρίδια).

ΤΙ ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ ΣΤΙΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ, ΑΛΛΑ ΕΙΝΑΙ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΛΗΨΗ!

Συσκευή ηλεκτρικού κενού- συσκευή σχεδιασμένη να παράγει, να ενισχύει και να μετατρέπει ηλεκτρομαγνητική ενέργεια, στην οποία ο χώρος εργασίας απελευθερώνεται από τον αέρα και προστατεύεται από την περιβάλλουσα ατμόσφαιρα με ένα αδιαπέραστο κέλυφος.

Τέτοιες συσκευές περιλαμβάνουν τόσο ηλεκτρονικές συσκευές κενού, στις οποίες η ροή ηλεκτρονίων διέρχεται σε κενό, όσο και ηλεκτρονικές συσκευές εκκένωσης αερίου, στις οποίες η ροή ηλεκτρονίων διέρχεται σε ένα αέριο. Οι ηλεκτρικές συσκευές κενού περιλαμβάνουν επίσης λαμπτήρες πυρακτώσεως.

Στις συσκευές ηλεκτροκενού, η αγωγή πραγματοποιείται από ηλεκτρόνια ή ιόντα που κινούνται μεταξύ ηλεκτροδίων μέσω κενού ή αερίου.

Η αρχή έγινε με την ανακάλυψη των θερμιονικών ηλεκτρονίων. Το 1884, ο διάσημος Αμερικανός εφευρέτης Τόμας Άλβα Έντισον, αναζητώντας ένα ορθολογικό σχέδιο για έναν λαμπτήρα πυρακτώσεως, ανακάλυψε το εφέ που πήρε το όνομά του. Ιδού η πρώτη του περιγραφή: «Μεταξύ των κλάδων του νήματος» ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως, στην ίδια απόσταση και από τα δύο, τοποθετείται μια πλάκα πλατίνας, η οποία είναι ένα μονωμένο ηλεκτρόδιο... Αν συνδέσετε ένα γαλβανόμετρο μεταξύ αυτού του ηλεκτροδίου και ένα από τα άκρα του νήματος, τότε όταν καίγεται η λάμπα, παρατηρείται ένα ρεύμα, το οποίο αλλάζει την κατεύθυνσή του ανάλογα με το αν το θετικό ή το αρνητικό άκρο του νήματος άνθρακα είναι συνδεδεμένο στο εργαλείο. Επιπλέον, η έντασή του αυξάνεται με την ισχύ του ρεύματος που διέρχεται από το νήμα».
Η εξήγηση ακολουθεί: «προφανώς, σε αυτόν τον λαμπτήρα, σωματίδια αέρα (ή άνθρακα) πετούν μακριά από το νήμα σε ευθείες γραμμές, παρασύροντας ένα ηλεκτρικό φορτίο».
Ο Έντισον είναι εφευρέτης, δεν αναλύει το φαινόμενο. Οι φράσεις που αναφέρονται ουσιαστικά περιορίζουν το περιεχόμενο του σημειώματος. Αυτό δεν είναι τίποτα άλλο από αξίωση προτεραιότητας. Οι προσπάθειες του Έντισον να βρει μια πρακτική εφαρμογή για το εφέ ήταν ανεπιτυχείς.

Έτσι, ανακαλύφθηκε το φαινόμενο της θερμιονικής εκπομπής και δημιουργήθηκε η πρώτη ραδιοσωλήνα-ηλεκτρική δίοδος κενού.

Θερμιονική εκπομπή (Εφέ Richardson, Εφέ Έντισον) - το φαινόμενο της εκπομπής ηλεκτρονίων από θερμαινόμενα σώματα. Η συγκέντρωση των ελεύθερων ηλεκτρονίων στα μέταλλα είναι αρκετά υψηλή, επομένως, ακόμη και σε μέσες θερμοκρασίες, λόγω της κατανομής των ταχυτήτων ηλεκτρονίων (ενέργεια), ορισμένα ηλεκτρόνια έχουν αρκετή ενέργεια για να ξεπεράσουν το φράγμα δυναμικού στο μεταλλικό όριο. Με την αύξηση της θερμοκρασίας, ο αριθμός των ηλεκτρονίων, των οποίων η κινητική ενέργεια της θερμικής κίνησης είναι μεγαλύτερη από τη συνάρτηση εργασίας, αυξάνεται και το φαινόμενο της θερμιονικής εκπομπής γίνεται αισθητό.

Η μελέτη των νόμων της θερμιονικής εκπομπής μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας τον απλούστερο λαμπτήρα δύο ηλεκτροδίων - μια δίοδο κενού, η οποία είναι ένας εκκενωμένος κύλινδρος που περιέχει δύο ηλεκτρόδια: την κάθοδο Κ και την άνοδο Α.

Εικ.3.1 Σχεδιασμός διόδου κενού

Στην απλούστερη περίπτωση, η κάθοδος είναι ένα νήμα κατασκευασμένο από πυρίμαχο μέταλλο (για παράδειγμα, βολφράμιο), που θερμαίνεται από ηλεκτρικό ρεύμα. Η άνοδος συνήθως παίρνει τη μορφή μεταλλικού κυλίνδρου που περιβάλλει την κάθοδο. Ο χαρακτηρισμός μιας διόδου στα διαγράμματα ηλεκτρικών κυκλωμάτων φαίνεται στο σχήμα 3.2.

Ρύζι. 3.2. Ονομασία διόδου κενού σε διαγράμματα ηλεκτρικών κυκλωμάτων.

Εάν μια δίοδος είναι συνδεδεμένη σε ένα κύκλωμα, τότε όταν η κάθοδος θερμαίνεται και εφαρμόζεται θετική τάση (σε σχέση με την κάθοδο) στην άνοδο, προκύπτει ρεύμα στο κύκλωμα ανόδου της διόδου. Εάν αλλάξετε την πολικότητα της τάσης, το ρεύμα σταματά, ανεξάρτητα από το πόσο ζεστή είναι η κάθοδος. Κατά συνέπεια, η κάθοδος εκπέμπει αρνητικά σωματίδια - ηλεκτρόνια.

Εάν διατηρήσετε τη θερμοκρασία της θερμαινόμενης καθόδου σταθερή και αφαιρέσετε την εξάρτηση του ρεύματος ανόδου από την τάση της ανόδου - το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης - αποδεικνύεται ότι δεν είναι γραμμική, δηλαδή, ο νόμος του Ohm δεν ισχύει για μια δίοδο κενού . Η εξάρτηση του θερμιονικού ρεύματος από την τάση της ανόδου στην περιοχή των μικρών θετικών τιμών περιγράφεται από το νόμο των τριών δευτερολέπτων

όπου Β είναι ένας συντελεστής που εξαρτάται από το σχήμα και το μέγεθος των ηλεκτροδίων, καθώς και τη σχετική θέση τους.

Καθώς αυξάνεται η τάση της ανόδου, το ρεύμα αυξάνεται σε μια ορισμένη μέγιστη τιμή, που ονομάζεται ρεύμα κορεσμού. Αυτό σημαίνει ότι σχεδόν όλα τα ηλεκτρόνια που φεύγουν από την κάθοδο φτάνουν στην άνοδο, επομένως μια περαιτέρω αύξηση της έντασης του πεδίου δεν μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση του θερμιονικού ρεύματος. Η εξάρτηση του θερμιονικού ρεύματος από την τάση της ανόδου φαίνεται στο σχήμα 3.3.

Ρύζι. 3.3. Εξάρτηση του θερμιονικού ρεύματος από την τάση της ανόδου

Κατά συνέπεια, η πυκνότητα του ρεύματος κορεσμού χαρακτηρίζει την ικανότητα εκπομπής του υλικού της καθόδου. Η πυκνότητα του ρεύματος κορεσμού προσδιορίζεται από τον τύπο Richardson-Deshman, που προκύπτει θεωρητικά με βάση την κβαντική στατιστική:

όπου Α είναι η συνάρτηση εργασίας των ηλεκτρονίων που εξέρχονται από την κάθοδο,

T - θερμοδυναμική θερμοκρασία,

Το C είναι μια σταθερά, θεωρητικά ίδια για όλα τα μέταλλα (αυτό δεν επιβεβαιώνεται με πείραμα, το οποίο προφανώς εξηγείται από επιφανειακά φαινόμενα). Η μείωση της συνάρτησης εργασίας οδηγεί σε απότομη αύξηση της πυκνότητας του ρεύματος κορεσμού. Επομένως, οι ραδιοσωλήνες χρησιμοποιούν καθόδους οξειδίου (για παράδειγμα, νικέλιο επικαλυμμένο με οξείδιο μετάλλου αλκαλικής γαίας), η συνάρτηση εργασίας του οποίου είναι 1–1,5 eV.

Η λειτουργία πολλών ηλεκτρονικών συσκευών κενού βασίζεται στο φαινόμενο της θερμιονικής εκπομπής.

Ηλεκτρική τρίοδος κενού, ή απλά τρίοδος, - ένας σωλήνας ηλεκτρονίων με τρία ηλεκτρόδια: μια θερμιονική κάθοδο (άμεση ή έμμεσα θερμαινόμενη), μια άνοδο και ένα πλέγμα ελέγχου. Εφευρέθηκε και κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1906 από τον Αμερικανό Lee de Forest. Ο σχεδιασμός μιας τριόδου κενού φαίνεται στο Σχ. 3.4

Εικ.3.4 Σχεδίαση τριόδου κενού

Τα τρίοδα ήταν οι πρώτες συσκευές που χρησιμοποιήθηκαν για την ενίσχυση των ηλεκτρικών σημάτων στις αρχές του 20ου αιώνα. Το διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος της τριόδου φαίνεται στο Σχ. 3.5

Ρύζι. 3.5 Σύμβολο τριόδου σε διαγράμματα ηλεκτρικών κυκλωμάτων

Το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης της τριόδου φαίνεται στο Σχήμα 3.6

Ρύζι. 3.6 Χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης της τριόδου

Το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης της τριόδου είναι εξαιρετικά γραμμικό. Χάρη σε αυτό, οι τρίοδοι κενού εισάγουν ελάχιστη μη γραμμική παραμόρφωση στο ενισχυμένο σήμα.

Επί του παρόντος, οι τρίοδοι κενού αντικαθίστανται από τρανζίστορ ημιαγωγών. Η εξαίρεση είναι σε περιοχές όπου απαιτείται μετατροπή σημάτων με συχνότητα της τάξης των εκατοντάδων MHz - GHz υψηλής ισχύος με μικρό αριθμό ενεργών στοιχείων και οι διαστάσεις και το βάρος δεν είναι τόσο κρίσιμα - για παράδειγμα, στα στάδια εξόδου ραδιοπομπών, καθώς και επαγωγική θέρμανση για επιφανειακή σκλήρυνση. Οι ισχυροί ραδιοσωλήνες έχουν απόδοση συγκρίσιμη με τα ισχυρά τρανζίστορ. Η αξιοπιστία τους είναι επίσης συγκρίσιμη, αλλά η διάρκεια ζωής τους είναι πολύ μικρότερη. Τα τρίοδα χαμηλής ισχύος έχουν χαμηλή απόδοση, καθώς ένα σημαντικό μέρος της ισχύος που καταναλώνεται από τον καταρράκτη δαπανάται σε πυρακτώσεις, μερικές φορές περισσότερο από το ήμισυ της συνολικής κατανάλωσης λαμπτήρων.

Το tetrode είναι ένας σωλήνας κενού διπλού δικτύου που έχει σχεδιαστεί για να ενισχύει την τάση και την ισχύ των ηλεκτρικών σημάτων. Το διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος του τετρόδου φαίνεται στο Σχ. 3.7

Ρύζι. 3.7 Σύμβολο τετρόδου σε διαγράμματα ηλεκτρικών κυκλωμάτων

Σε αντίθεση με ένα τρίοδο, ένα τετρόδιο έχει ένα πλέγμα διαλογής μεταξύ του πλέγματος ελέγχου και της ανόδου, το οποίο εξασθενεί την ηλεκτροστατική επίδραση της ανόδου στο πλέγμα ελέγχου. Σε σύγκριση με ένα τρίοδο, ένα τετρόδιο έχει υψηλό κέρδος, πολύ μικρή χωρητικότητα δικτύου ελέγχου ανόδου και υψηλή εσωτερική αντίσταση.
Ανάλογα με τον σκοπό τους, χωρίζονται σε τετρόδια για την ενίσχυση τάσης και ισχύος χαμηλής συχνότητας και σε τετρόδους ευρείας ζώνης που έχουν σχεδιαστεί για την ενίσχυση σημάτων βίντεο. Ένα tetrode δέσμης, όπως ένα συνηθισμένο, είναι ένας λαμπτήρας δύο δικτύων, αλλά διαφέρει από το τελευταίο λόγω της απουσίας φαινομένου dynatron, το οποίο επιτυγχάνεται με τη χρήση πλακών σχηματισμού δέσμης που βρίσκονται μεταξύ του πλέγματος θωράκισης και της ανόδου και συνδέονται στο εσωτερικό του κύλινδρο στην κάθοδο. Τα τετρόδια δέσμης χρησιμοποιούνται κυρίως για την ενίσχυση της ισχύος χαμηλής συχνότητας στα τελικά στάδια των δεκτών, τηλεοράσεων και άλλου εξοπλισμού.

Πεντόδη(από τα αρχαία ελληνικά πέντε πέντε, σύμφωνα με τον αριθμό των ηλεκτροδίων) - σωλήνας ηλεκτρονίων κενού με πλέγμα διαλογής, στον οποίο τοποθετείται ένα τρίτο (προστατευτικό ή αντιδύνατρο) πλέγμα μεταξύ του πλέγματος διαλογής και της ανόδου. Ανάλογα με το σχεδιασμό και τον σκοπό, τα πεντόδια χωρίζονται σε τέσσερις κύριους τύπους: ενισχυτές υψηλής συχνότητας χαμηλής ισχύος, πεντόδες εξόδου για ενισχυτές βίντεο, πεντόδες εξόδου για ενισχυτές χαμηλής συχνότητας και πεντόδια γεννήτριας υψηλής ισχύος.

Οι θωρακισμένοι σωλήνες, το tetrode και το pentode, είναι ανώτεροι από τον τρίοδο στις υψηλές συχνότητες. Η ανώτερη συχνότητα λειτουργίας του ενισχυτή πεντόδου μπορεί να φτάσει το 1 GHz. Η απόδοση ενός ενισχυτή ισχύος που χρησιμοποιεί πεντόδια (περίπου 35%) είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή ενός ενισχυτή που χρησιμοποιεί τριόδους (15%-25%), αλλά ελαφρώς χαμηλότερη από εκείνη ενός ενισχυτή που χρησιμοποιεί τετρόδους δέσμης.

Τα μειονεκτήματα των πεντόδων (και γενικά όλων των θωρακισμένων λαμπτήρων) είναι οι υψηλότερες μη γραμμικές παραμορφώσεις από μια τρίοδο, στην οποία κυριαρχούν οι περιττές αρμονικές, μια έντονη εξάρτηση του κέρδους από την αντίσταση φορτίου, ένα υψηλότερο επίπεδο εγγενούς θορύβου.

Πιο πολύπλοκοι είναι οι λαμπτήρες πολλαπλών ηλεκτροδίων με δύο πλέγματα ελέγχου-επτόδια, που εμφανίστηκαν σε σχέση με την εφεύρεση της υπερετερόδυνης τεχνολογίας.