Vakuum diod nədir?

Vakuum diod nədir?

Vakuum Diodun Tərif

Vakuum diod, iki elektrod (katod və anod) arasında yüksək vakuumda elektrik axını idarə edən bir elektron cihazıdır. Katod, istələndə elektron buraxan material ilə qaplanmış metal silindirdir, anod isə katoddan gələn elektronları toplayan boş metal silindirdir. Vakuum diodun simvolu aşağıdakı kimi göstərilir.

Vakuum diodunu Sir John Ambrose Fleming 1904-cü ildə icad etmişdir və ona həmçinin Fleming valv ya da termion valv də deyilirdi. Bu, ilk vakuum lüləsi və triod, tetrod və pentod kimi digər vakuum lülə cihazlarının əvvəlcəsidir ki, 20-ci əsrin ilk yarısında elektronika sahəsində geniş şəkildə istifadə olunurdu. Vakuum diodlar, radyo, televiziya, radar, səs yazılmasının və çoxalmasının, uzun məsafəli telefon şəbəkələrinin, analitik və əvvəlki dövrün rəqəmsal kompüterlərinin inkişafı üçün əhəmiyyətli rol oynamışdı.

İşləmə Prinsipi

Vakuum diod, termion emisiyasının prinsipinə əsaslanır. Bu prinsiptə, istələn metal səthinən elektronlar buraxılır. Katod istələndikdə, elektronlar vakuumun içərisinə keçir. Anoda mürəkkəb bir voltaj tətbiq edildikdə, bu elektronlar anod tərəfindən çəkilir və bir istiqamədən (katoddan anoda) elektrik axını yaranır.

Amma, əgər anoda tətbiq edilən müsbət voltaj yeterincə böyük deyilsə, anod, istələn filamanın tərəfindən buraxılan bütün elektronları çəkməkdən imtina edə bilər. Bunun nəticəsində, bəzi elektronlar katod və anod arasındakı boşluğa toplanır və bu, mənfi yüklü bulud adı verilən fəzanın yükünü yaratır. Bu fəza yükü, daha çox elektronların katoddan buraxılmasını əngəlləyir və şəbəkədəki elektrik axını azaldır.

Əgər anod və katod arasına tətbiq edilən voltaj aralıqla artırılırsa, daha çox fəza yükü elektronları anoda çəkilir və daha çox buraxılan elektronlar üçün boş yer yaradılır. Beləliklə, anod və katod arasındakı voltaj artıqca, elektronların buraxılma sürəti və beləliklə şəbəkədəki elektrik axını artır.

Bir nöqtədə, anod voltajı bütün fəza yükünü neutrallaşdıranda, elektronların katoddan buraxılmasına heç bir əngəl olmur. O zaman, elektronlar özgürce katoddan anodaya fəzadan keçir. Nəticədə, elektrik axını anod və katod arasından maksimum dəyərində akar, bu dəyər yalnızca katodun temperaturundan asılıdır. Buna doymuş axın deyilir.

Digər tərəfdən, əgər anod katoda nəzərən mənfi olarsa, istələn filamanın soyuğu olduğu üçün ondan elektron buraxılmır. İstələn katoddan gələn elektronlar, mənfi anod tərəfindən itilər. Anod və katod arasına mənfi bir fəza yükü toplanır. Bu fəza yükü, daha çox buraxılan elektronları katoda geri itir və elektron buraxılmasını dayandırır. Bu səbəbdən, şəbəkədə elektrik axını yoxdur. Beləliklə, vakuum diodlar, elektrik axının yalnız bir istiqamədə, katoddan anoda doğru akmasına imkan verir.

Anoda heç bir voltaj tətbiq edilmədiyi halda, ideal olaraq, şəbəkədə heç bir elektrik axını olmamalıdır. Amma, elektronların sürətlərində statistik dalgalanmalar səbəbindən, bir neçə elektron anoda çatır. Bu kiçik elektrik axınına "splash current" deyilir.

V-I Xüsusiyyətləri

Vakuum diodun V-I xüsusiyyətləri, anod və katod arasına tətbiq edilən voltaj (V) və şəbəkədə akan elektrik axını (I) arasındakı əlaqəni göstərir. Vakuum diodun V-I xüsusiyyətləri aşağıdakı kimi göstərilir.

Fəza yükünün ölçüsü, katodun neçə elektron buraxdığını, bu da katodun temperaturu və iş funksiyası tərəfindən təsirlənir. İş funksiyası, metaldan elektronu çıxarmaq üçün lazımlı minimum enerjidir. Daha aşağı iş funksiyası olan metaller, daha az istilikdə elektron buraxmaq üçün daha effektivdir.

Bu xüsusiyyətlərin bölgəsinə doymuş bölgə deyilir, şəkildə göstərilən kimi. Doymuş axın, anod voltajından asılı olmayaraq, yalnızca katodun temperaturundan asılıdır.

Anoda heç bir voltaj tətbiq edilmədiyi halda, ideal olaraq, şəbəkədə heç bir elektrik axını olmamalıdır, amma realda, elektronların sürətlərindəki statistik dalgalanmalar səbəbindən, bir neçə elektron anoda çatır. Bu kiçik elektrik axınına "splash current" deyilir.

Vakuum Diodun Növləri

• Düzəldici diod

• Detektor diod

• Zener diod

• Varactor diod

• Schottky diod

Vakuum Diodların Tətbiqləri

• Yüksek gücü tətbiqlər

• Yüksek frekvensli tətbiqlər

• Yüksek temperatur tətbiqləri

• Audio tətbiqlər

Nəticə

Vakuum diod, iki elektrod (katod və anod) arasında yüksək vakuumda elektrik axını idarə edən bir elektron cihazıdır. Katod, filamanın və ya dolaylı istəyicinin istələndiyi halda elektron buraxır, anod isə katoddan gələn elektronları toplar. Vakuum diod, termion emisiyasının prinsipinə əsaslanır və elektrik axının yalnız bir istiqamədə (katoddan anoda) akmasına imkan verir.

Vakuum diodlar, Sir John Ambrose Fleming tərəfindən 1904-cü ildə icad edilmişdir və 20-ci əsrin ilk yarısında elektronika sahəsində geniş şəkildə istifadə olunmuşdur. Onlar, radyo, televiziya, radar, səs yazılmasının və çoxalmasının, uzun məsafəli telefon şəbəkələrinin, analitik və əvvəlki dövrün rəqəmsal kompüterlərinin inkişafı üçün əhəmiyyətli rol oynamışdı. Vakuum diodlar, kiçik ölçülü, az enerji istifadə edən, daha yaxşı güvənirlilik və ucuz qiymətlərlə solid-state diodlar tərəfindən çoxsaylı tətbiqlərdə əvəz edilmişdir. Amma, vakuum diodlar, yüksək gücü, yüksək frekvensli, yüksək temperatur və audio tətbiqlər kimi bir neçə sahələrdə, solid-state cihazlardan üstünlük alır.

Vakuum diodlar, frekvens aralığı, gücü, katod/filaman növü, tətbiq sahəsi, xüsusi parametrlər və xüsusi funksiyalar kimi müxtəlif kriteriyalara görə klassifikasiya edilə bilər. Məsələn, düzəldici diodlar, detektor diodlar, zener diodlar, varactor diodlar və Schottky diodlar.

Vakuum diod, sadə, amma əhəmiyyətli bir cihazdır və elektronikanın tarixi və inkişafında böyük rol oynamışdır. Onun unikal xüsusiyyətləri və performansı, bir neçə tətbiqdə hələ də əhəmiyyətli qalır. Vakuum diod, vakuum lülələrinin imkanlarını və potensialını araşdıran elektron mühəndisləri və elmlədlərin təcrübəsi və innovasiyasının sübutudur.