Ano ang Vacuum Diode?

Ano ang Vacuum Diode?

Pangungusap ng Vacuum Diode

Ang vacuum diode ay isang uri ng electronic device na kontrolin ang pagdaloy ng electric current sa mataas na vacuum sa pagitan ng dalawang electrode: ang cathode at anode. Ang cathode ay isang metal cylinder na may coating na materyal na nagsisilbing emitter ng elektron kapag ininit, habang ang anode ay isang hukay na metal cylinder na nagsisilbing collector ng elektron mula sa cathode. Ang simbolo ng vacuum diode ay ipinapakita sa ibaba.

Inimbento ni Sir John Ambrose Fleming ang vacuum diode noong 1904 at kilala rin ito bilang Fleming valve o thermionic valve. Ito ang unang vacuum tube at ang precursor ng iba pang vacuum tube devices, tulad ng triodes, tetrodes, at pentodes, na malawakang ginamit sa electronics para sa unang bahagi ng ika-20 siglo. Mahalaga ang mga vacuum diode para sa pag-unlad ng radyo, telebisyon, radar, sound recording at reproduction, long-distance telephone networks, at analog at maagang digital computers.

Prinsipyong Paggana

Ang vacuum diode ay gumagana batay sa prinsipyo ng thermionic emission, kung saan ang mga elektron ay inililipat mula sa init na metal surface. Kapag ininit ang cathode, ang mga elektron ay lumilipad sa vacuum. Ang positibong voltage sa anode ay nagdudulot ng attraction sa mga elektron, pinapayagan ang current na magdaloy mula sa cathode patungo sa anode sa isang direksyon lamang.

Ngunit, kung ang positibong voltage na inilapat sa anode ay hindi sapat, ang anode ay hindi makakapagtanggap ng lahat ng elektron na inilabas mula sa cathode dahil sa mainit na filament. Bilang resulta, ang ilang elektron ay nakakalat sa espasyo sa pagitan ng cathode at anode, bumubuo ng cloud ng negative charge na tinatawag na space charge. Ang space charge ay gumagamit bilang isang barrier na nagpapahinto sa karagdagang paglabas ng elektron mula sa cathode at nagbabawas ng pagdaloy ng current sa circuit.

Kapag ang inilapat na voltage sa pagitan ng anode at cathode ay gradual na itinaas, mas maraming space charge electrons ang natraataas patungo sa anode at nagbibigay ng vacant space para sa karagdagang inilabas na elektron. Kaya, sa pagtaas ng voltage sa pagitan ng anode at cathode, maaari nating itaas ang emission rate ng mga elektron at kaya ang pagdaloy ng current sa circuit.

Sa isang punto, kapag ang lahat ng space charge ay neutralized ng anode voltage, walang obstruction pa para sa electron emission mula sa cathode. Pagkatapos, ang beam ng mga elektron ay magsisimulang magdaloy libreng mula sa cathode patungo sa anode sa pamamagitan ng espasyo. Bilang resulta, ang current ay magdaloy mula sa anode patungo sa cathode sa maximum value, na depende lamang sa temperatura ng cathode. Ito ang tinatawag na saturation current.

Sa kabilang banda, kung ang anode ay gawing negatibo sa relasyon sa cathode, walang electron emission mula dito dahil ito ay malamig, hindi mainit. Ngayon, ang inilabas na mga elektron mula sa ininit na cathode ay hindi makararating sa anode dahil sa repulsion ng negatibong anode. Matatagpuan ang malakas na space charge sa pagitan ng anode at cathode. Dahil dito, ang lahat ng karagdagang inilabas na elektron ay itinatabi pabalik sa cathode, at kaya walang emission na nangyayari. Kaya, walang current na magdaloy sa circuit. Kaya, ang vacuum diodes ay pumapayag lang sa pagdaloy ng current sa isang direksyon lamang: mula sa cathode patungo sa anode.

Kapag walang voltage na inilapat sa anode, ideyal na, walang current. Ngunit, dahil sa statistical fluctuations sa velocity ng mga elektron, ang ilang elektron pa rin ay nararating ang anode. Ang small current na ito ay kilala bilang splash current.

V-I Characteristics

Ang V-I characteristics ng vacuum diode ay nagpapakita ng relasyon sa pagitan ng voltage na inilapat sa pagitan ng anode at cathode (V) at ang current na nagdaloy sa circuit (I). Ang V-I characteristics ng vacuum diode ay ipinapakita sa ibaba.

Ang laki ng space charge ay depende sa kung ilang elektron ang inilabas ng cathode, na napapalabas din ng temperatura at work function ng cathode. Ang work function ay ang minimum energy na kinakailangan upang alisin ang isang elektron mula sa metal. Ang mga metal na may mas mababang work functions ay nangangailangan ng mas kaunting init upang ilabas ang mga elektron, kaya sila ay mas epektibo para sa layuning ito.

Ang rehiyon ng characteristics na ito ay tinatawag na saturation region, tulad ng ipinapakita sa larawan. Ang saturation current ay independiyente sa anode voltage at depende lamang sa temperatura ng cathode.

Kapag walang voltage na inilapat sa anode, hindi dapat may current sa circuit, ngunit sa realidad, may small current dahil sa statistical fluctuations sa velocity ng ilang elektron. Ang ilang elektron ay sapat na energetic upang marating ang anode kahit wala namang voltage sa anode. Ang small current na dulot ng phenomenon na ito ay kilala bilang splash current.

Mga Uri ng Vacuum Diodes

• Rectifier diode

• Detector diode

• Zener diode

• Varactor diode

• Schottky diode

Mga Application ng Vacuum Diodes

• High-power applications

• High-frequency applications

• High-temperature applications

• Audio applications

Kaklusan

Ang vacuum diode ay isang uri ng electronic device na kontrolin ang pagdaloy ng electric current sa mataas na vacuum sa pagitan ng dalawang electrode: ang cathode at anode. Ang cathode ay nagsisilbing emitter ng elektron kapag ininit ng filament o indirect heater, habang ang anode ay nagsisilbing collector ng elektron mula sa cathode. Ang vacuum diode ay gumagana batay sa prinsipyo ng thermionic emission at pumapayag lamang sa pagdaloy ng current sa isang direksyon: mula sa cathode patungo sa anode.

Inimbento ni Sir John Ambrose Fleming ang vacuum diode noong 1904 at malawakang ginamit sa electronics para sa unang bahagi ng ika-20 siglo. Mahalaga ang mga vacuum diode para sa pag-unlad ng radyo, telebisyon, radar, sound recording at reproduction, long-distance telephone networks, at analog at maagang digital computers. Ang vacuum diodes ay pinalitan ng semiconductor diodes sa maraming application, dahil sa kanilang mas maliit na laki, mas mababang power consumption, mas mataas na reliabilidad, at mas mababang cost. Gayunpaman, ang vacuum diodes ay patuloy na ginagamit sa ilang lugar kung saan mayroon silang mga advantage sa solid-state devices, tulad ng high-power, high-frequency, high-temperature, at audio applications.

Maaaring ikategorya ang vacuum diodes ayon sa iba't ibang criteria, tulad ng frequency range, power rating, cathode/filament type, application, specialized parameters, at specialized functions. Ang ilang halimbawa ng mga uri ng vacuum diode ay rectifier diodes, detector diodes, zener diodes, varactor diodes, at Schottky diodes.

Ang vacuum diode ay isang simple pero mahalagang device na naglaro ng significant role sa kasaysayan at pag-unlad ng electronics. Patuloy itong relevant ngayon para sa ilang application na nangangailangan ng kanyang unique characteristics at performance. Ang vacuum diode ay isang testamento sa ingenuity at innovation ng mga electronic engineers at scientists na sumubok ng posibilidad at potentials ng vacuum tubes.