Kio estas Vakuuma Diodo?

Kio estas vakuumdiodo?

Difino de Vakuumdiodo

Vakuumdiodo estas speco de elektrona aparato, kiu regas la fluon de elektra korento en alta vakuo inter du elektrodoj: katodo kaj anodo. La katodo estas metala cilindro kun materio, kiun ĝi emitas elektronojn kiam ĝi estas varmeta, dum la anodo estas malplena metala cilindro, kiu kolektas elektronojn el la katodo. La simbolo de vakuumdiodo estas montrita sube.

La vakuumdiodo estis inventita de Sir John Ambrose Fleming en 1904 kaj ankaŭ konata kiel Fleming-valvo aŭ termionvalvo. Ĝi estis la unua vakuumtubo kaj la antaŭkursanto de aliaj vakuumtubaj aparatoj, kiel triodoj, tetrodoj kaj pentodoj, kiuj estis vaste uzitaj en elektroniko dum la unua duono de la 20-a jarcento. Vakuumdiodoj estis esencaj por la disvolviĝo de radio, televidado, radarado, sono registrado kaj reproduktado, longdistancan telefonreton, kaj analogajn kaj fruajn ciferecan komputilojn.

Principo de Funkciado

La vakuumdiodo funkcias laŭ la principo de termiona emito, kie elektronoj emitiĝas el varmeta metala surfaco. Kiam la katodo estas varmeta, elektronoj forkuras en la vakuo. Pozitiva voltado sur la anodo atiras tiujn elektronojn, permesante al la korento fluadi de la katodo al la anodo en unu direkto.

Tamen, se la pozitiva voltado aplikita al la anodo ne sufiĉas, la anodo ne povas atiri ĉiujn elektronojn emitatitajn de la katodo pro la varmeta filamento. Kiel rezulto, iuj elektronoj akumuliĝas en la spaco inter la katodo kaj la anodo, formante nubon de negativa ŝargo nomitan spaca ŝargo. La spaca ŝargo agas kiel bariero, kiu malhelpas pluan emadon de elektronoj el la katodo kaj reduktas la fluan korenton en la cirkvito.

Se la aplikita voltado inter la anodo kaj la katodo graduale pliiĝas, pli kaj pli da spaca ŝargo elektronoj estas atirataj al la anodo kaj kreigas malplenajn spacojn por plu emititaj elektronoj. Do, kun la pliiĝo de voltado trans la anodo kaj katodo, ni povas pliiĝigi la emitan rapidon de elektronoj kaj do la korenton en la cirkvito.

Je iu punkto, kiam ĉiuj spaca ŝargo estas neutraligita de la anoda voltado, ne plu estas obstaklo por elektronemado de la katodo. Tiam streko de elektronoj komencas libere fluadi de la katodo al la anodo tra la spaco. Kiel rezulto, korento fluas de la anodo al la katodo je sia maksimuma valoro, kiu dependas nur de la temperaturo de la katodo. Tio estas nomita saturacia korento.

Aliflanke, se la anodo estas farita negativa rilate al la katodo, ne estas elektronemado el ĝi, ĉar ĝi estas malvarma, ne varmega. Nun, la emititaj elektronoj el la varmeta katodo ne atingas la anodon pro la repulso de la negativa anodo. Forta spaca ŝargo akumuliĝos inter la anodo kaj katodo. Pro tio, ĉiuj plu emititaj elektronoj estas respintataj reen al la katodo, kaj do ne okazas emado. Tial, ne fluas korento en la cirkvito. Do, vakuumdiodoj permesas korenton fluadi nur en unu direkto: de katodo al anodo.

Kiam neniu voltado estas aplikita al la anodo, ideale, ne devus esti korento. Tamen, pro statistikaj fluctuoj en elektronvelocigo, iuj elektronoj ankoraŭ atingas la anodon. Tiu malgranda korento estas konata kiel spritzkorento.

V-I Karakterizoj

La V-I karakterizoj de vakuumdiodo montras la rilacion inter la voltado aplikita trans la anodo kaj la katodo (V) kaj la korento fluanta tra la cirkvito (I). La V-I karakterizoj de vakuumdiodo estas montritaj sube.

La grandeco de la spaca ŝargo dependas de kiom multaj elektronoj la katodo emitas, kio estas influata de la temperaturo de la katodo kaj la laborfunkcio. La laborfunkcio estas la minimuma energio bezonata por forigi elektronon el metalo. Metaloj kun pli malalta laborfunkcio bezonas malpli da varmecco por emiti elektronojn, kio ilin pli efektivigas por tio.

Ĉi tiu regiono de la karakterizoj estas nomita la saturacia regiono, kiel montrite en la figuro. La saturacia korento estas sendependa de la anoda voltado kaj dependas nur de la temperaturo de la katodo.

Kiam neniu voltado estas aplikita al la anodo, ne devus esti korento en la cirkvito, sed en realo, estas malgranda korento pro statistikaj fluctuoj en la velocigo de iuj elektronoj. Iuj elektronoj estas sufiĉe energiigitaj por atingi la anodon eĉ kiam ne estas voltado ĉe la anodo. La malgranda korento kaŭzita de ĉi tiu fenomeno estas konata kiel spritzkorento.

Specoj de Vakuumdiodoj

• Rektifikdiodo

• Detektordiodo

• Zenerdiodo

• Varaktordiodo

• Schottkydiodo

Aplikoj de Vakuumdiodoj

• Aplicoj de alta potenco

• Aplicoj de alta frekvenco

• Aplicoj de alta temperaturo

• Audioaplikoj

Konkludo

Vakuumdiodo estas speco de elektrona aparato, kiu regas la fluon de elektra korento en alta vakuo inter du elektrodoj: katodo kaj anodo. La katodo emitas elektronojn kiam ĝi estas varmeta per filamento aŭ indirekta varmetaĵo, dum la anodo kolektas elektronojn el la katodo. La vakuumdiodo funkcias laŭ la principo de termiona emito kaj permesas korenton fluadi nur en unu direkto: de katodo al anodo.

Vakuumdiodoj estis inventitaj de Sir John Ambrose Fleming en 1904 kaj estis vaste uzitaj en elektroniko dum la unua duono de la 20-a jarcento. Ili estis esencaj por la disvolviĝo de radio, televidado, radarado, sono registrado kaj reproduktado, longdistancan telefonreton, kaj analogajn kaj fruajn ciferecan komputilojn. Vakuumdiodoj estas anstataŭigitaj per semikondukantaj diodoj en plejmulto de aplikoj pro ilia pli malgranda grando, pli malalta potenco konsumado, pli alta fidindeco, kaj pli malalta kostprezo. Tamen, vakuumdiodoj estas ankoraŭ uzataj en kelkaj areoj, kie ili havas avantaĝojn super solidaj aparatoj, kiel alta potenco, alta frekvenco, alta temperaturo, kaj audioaplikoj.

Vakuumdiodoj povas esti klasifikitaj laŭ diversaj kriterioj, kiel frekvenco gamo, potenco valoro, katodo/filament tipo, apliko, specialaj parametroj, kaj specialaj funkcioj. Iuj ekzemploj de vakuumdiodotipoj estas rektifikdiodoj, detektordiodoj, Zenerdiodoj, Varaktordiodoj, kaj Schottkydiodoj.

La vakuumdiodo estas simpla sed grava aparato, kiu ludis signifan rolon en la historio kaj disvolviĝo de elektroniko. Ĝi ankoraŭ estas releva hodiaŭ por iuj aplikoj, kiuj postulas ĝian unikan karakteron kaj performadon. La vakuumdiodo estas testamento pri la ingenuo kaj inovacio de elektronikaj inĝenieroj kaj sciencistoj, kiuj esploris la eblecojn kaj potencialon de vakuumtuboj.