מהו דיודה וקואם

מהו דיודה ריק?

הגדרת דיודה ריק

דיודה ריק היא סוג של מכשיר אלקטרוני ששולט בזרימת הזרם החשמלי בריק גבוה בין שני אלקטרודות: קתוד ואנוד. הקתוד הוא צילינדר מתכת המוסף חומר המפליט אלקטרונים כאשר הוא מתחמם, בעוד האנוד הוא צילינדר מתכתי חלול המאסף אלקטרונים מהקתוד. סמל הדיודה הריקה מוצג להלן.

הדיודה הריקה נמצאה על ידי סר ג'ון אמבוז פלמינג בשנת 1904 ונודעה גם בשםวาלט פלמינג או וואלט תרמיוני. זו הייתה tübe הריקה הראשונה והקדמתה למכשירי tübe ריקים אחרים, כגון טריודים, טטרודים ופנטודים, שנמצאו בשימוש רחב בעיבוד אלקטרוני בשליש הראשון של המאה ה-20. דיודות ריק היו חיוניות לפיתוח הרדיו, הטלוויזיה, הרדאר, הקלטה ומלאכה של צליל, רשתות טלפון מרוחקות, ומחשבים אנלוגיים ודיגיטליים ראשונים.

עקרון פעולה

הדיודה הריקה פועלת על עיקרון ההפליטה תרמית, בה אלקטרונים מפלוטים מסטח מתכת מומס. כשהקתוד מתחמם, אלקטרונים נמלטים לריק. מתח חיובי על האנוד משך את האלקטרונים הללו, מאפשר זרימה של זרם מהקתוד לאנוד בכיוון אחד.

עם זאת, אם המתח החיובי המופעל על האנוד אינו מספיק, האנוד אינו יכול למשוך את כל האלקטרונים המפלוטים מהקתוד עקב הסיבוב החם. כתוצאה מכך, חלק מהאלקטרונים מצטברים בחלל שבין הקתוד לאנוד, ויוצרים ענן של מטען שלילי המכונה מטען חלל. המטען החלל פועל כמחסום שמונע הפלטה נוספת של אלקטרונים מהקתוד ומפחית את זרימת הזרם במעגל.

אם המתח המופעל בין האנוד לקתוד מוגבר בהדרגה, יותר ויותר אלקטרונים ממטען החלל נמשכים לאנוד ויוצרים מקום פנוי להפלטה נוספת של אלקטרונים. כך עם הגברת המתח על האנוד והקתוד, ניתן להגביר את שיעור ההפלטה של אלקטרונים ולכן את זרימת הזרם במעגל.

בנקודה מסוימת, כאשר כל המטען החלל ניטרל על ידי מתח האנוד, אין יותר מכשולים להפלטה של אלקטרונים מהקתוד. אז שורת אלקטרונים מתחילת לזרום בנוחות מהקתוד לאנוד דרך החלל. כתוצאה מכך, זרם זורם מהאנוד לקתוד בערכו המקסימלי, המסתמך רק על הטמפרטורה של הקתוד. זהו הזרם הסטורי.

מנגד, אם האנוד נעשה שלילי יחסית לקתוד, אין הפלטה של אלקטרונים ממנו מאחר והוא קר, ולא חם. עכשיו, האלקטרונים המפלוטים מהקתוד החם אינם מגיעים לאנוד בשל הדחייה של האנוד השלילי. מטען חלל חזק יצטבר בין האנוד לקתוד. כתוצאה מהמטען החלל, כל האלקטרונים המפלוטים נוספים מוחזרים לקתוד, ואין הפלטה. לכן, אין זרם זורם במעגל. כך, דיודות ריק מאפשרות זרימה של זרם בכיוון אחד בלבד: מקתוד לאנוד.

כאשר אין מתח מופעל על האנוד, באופן אידיאלי, אין זרם. עם זאת, בשל תנודות סטטיסטיות במהירות האלקטרונים, חלק מהאלקטרונים עדיין מגיעים לאנוד. זרם קטן זה מכונה זרם splash.

מאפייני V-I

מאפייני V-I של דיודה ריק מראים את הקשר בין המתח המופעל על האנוד והקתוד (V) והזרם הזורם במעגל (I). מאפייני V-I של דיודה ריק מוצגים להלן.

גודל המטען החלל תלוי במספר האלקטרונים שהקתוד מפליט, השפעה על ידי הטמפרטורה של הקתוד ועל ידי פונקציית העבודה. פונקציית העבודה היא האנרגיה המינימלית הנדרשת להסיר אלקטרון ממתכת. מתכות עם פונקציות עבודה נמוכות צריכות פחות חום כדי להפליט אלקטרונים, מה שהופך אותן יעילות יותר למטרה זו.

אזור זה של המאפיינים מכונה אזור satuasi, כפי שמוצג בתמונה. הזרם הסטורי אינו תלוי במתח האנוד ומשתנה רק בהתאם לטמפרטורה של הקתוד.

כאשר אין מתח מופעל על האנוד, אין להיות זרם במעגל, אבל בפועל יש זרם קטן בשל התנודות הסטטיסטיות במהירות חלק מהאלקטרונים. חלק מהאלקטרונים הם בעלי אנרגיה דостаточная כדי להגיע לאנוד אפילו ללא מתח באנוד. הזרם הקטן הנגרם מהופעה זו מכונה זרם splash.

סוגי דיודות ריק

• דיודה מתקנת

• דיודהendeteksi

• דיודה זנר

• דיודה varactor

• דיודה Schottky

יישומי דיודות ריק

• יישומים בעוצמה גבוהה

• יישומים בתדר גבוה

• יישומים בטמפרטורה גבוהה

• יישומים אודיו

מסקנות

דיודה ריק היא סוג של מכשיר אלקטרוני ששולט בזרימת הזרם החשמלי בריק גבוה בין שתי אלקטרודות: קתוד ואנוד. הקתוד מפליט אלקטרונים כאשר הוא מתחמם על ידי סיבוב או מחמם עקיף, בעוד האנוד אוסף אלקטרונים מהקתוד. הדיודה הריקה פועלת על עיקרון ההפלטה תרמית ומאפשרת זרימה של זרם בכיוון אחד בלבד: מקתוד לאנוד.

דיודות ריק נמצאו על ידי סר ג'ון אמבוז פלמינג בשנת 1904 ונמצאו בשימוש רחב בעיבוד אלקטרוני בשליש הראשון של המאה ה-20. הן היו חיוניות לפיתוח הרדיו, הטלוויזיה, הרדאר, הקלטה ומלאכה של צליל, רשתות טלפון מרוחקות, ומחשבים אנלוגיים ודיגיטליים ראשונים. דיודות ריק הוחלפו בדיודות מוליכים למחצה ברוב היישומים, בשל הגודל הקטן שלהם, צריכת אנרגיה נמוכה, אמינות גבוהה ומחיר נמוך. עם זאת, דיודות ריק עדיין בשימוש באזורים מסוימים בהם יש להם יתרונות על פני מכשירים מוצקים, כגון יישומים בעוצמה גבוהה, בתדר גבוה, בטמפרטורה גבוהה, ויישומים אודיו.

דיודות ריק יכולות להתחלק לפי קריטריונים שונים, כגון טווח תדר, דירוג עוצמה, סוג קתוד/סיבוב, יישום, פרמטרים מיוחדים, ודרכים מיוחדות. כמה דוגמאות לסוגי דיודה ריק הם דיודה מתקנת, דיודהendeteksi, דיודה זנר, דיודה varactor, ודיודה Schottky.

הדיודה הריקה היא מכשיר פשוט אך חשוב ששיחק תפקיד משמעותי בהיסטוריה והתפתחות האלקטרוניקה. היא עדיין רלוונטית היום ליישומים מסוימים שדורשים את מאפייניה הייחודיים וביצועיהם. הדיודה הריקה היא עדות לבראשית ולחדשנות של מהנדסים ואלקטרוניקאים שחקקו את האפשרויות והפוטנציאל של tübes ריקים.