Вакуумдық диод деген не?

Вакуумдық диод деген не?

Вакуумдық диодтың анықтамасы

Вакуумдық диод - катод мен анод екі электрод арасындағы жоғары вакуумдағы электр төменін басқаратын электрондық прибор. Катод - ыстықта электрондарды шығаратын материалмен қапталған металл цилиндр, ал анод - катодтан электрондарды жинаушы бос ұшулы металл цилиндр. Вакуумдық диодтың белгісі төменде көрсетілген.

Вакуумдық диод 1904 жылы Сэр Джон Амброуз Флеминг тарабынан ойлап табылған және Флеминг деңгейі немесе термиондық деңгей ретінде да белгілі болған. Бұл бірінші вакуумдық құбыр болып, триод, тетрод және пентод сияқты басқа вакуумдық құбырлардың алдын ала қалыптасқан. Вакуумдық диодтар 20-ғасырдың алғышында электроникада кеңінен қолданылған. Вакуумдық диодтар радио, теледидар, радар, дыбыс жазу және аудару, узак қашықтықтағы телефон желілері, аналогты және бастапқы цифирлік компьютерлер үшін маңызды болды.

Іске қосылу принципі

Вакуумдық диод термиондық шығу принципіне негізделген, мұнда металл беттен ыстықта электрондар шығады. Катод ыстықталғанда, электрондар вакуумға шығады. Анодта оң напруга берілсе, электрондар анодға ұшып, катодтан анодға бір бағытта электр төмені өтеді.

Егер анодға берілген оң напруга жеткіліксіз болса, анод катодтан шыққан барлық электрондарды ынталай алмайды. Нәтижесінде, бірнеше электрондар катод мен анод арасындағы ортаға қалып, теріс төмендік облак (space charge) қалыптасады. Бұл облак катодтан электрондардың қосымша шығуына қарсы тұрады және схемадағы төмені өтуін азайтады.

Егер анод мен катод арасындағы напруга қатарлы өсірілсе, көбірек space charge электрондар анодға ұшып, қосымша электрондар үшін бос орта қалыптасады. Демек, анод мен катод арасындағы напруга өсірілген сайын, электрондардың шығу темпи және схемадағы төмені өсуі мүмкін.

Бір нүктеде, егер барлық space charge анод напругасымен бейтарапталса, электрондардың катодтан шығуы үшін қандай да бір кедергі жоқ болады. Олай болса, электрондар қатарлы катодтан анодға ұшу бастайды. Нәтижесінде, анодтан катодға өту төмені максималды мөлшерде өтеді, ол ғана катодтың температурасына байланысты. Бұл сатурация төмені деп аталады.

Соңғы жағдайда, егер анод катодқа қарағанда теріс напругаға қойылса, анод ыстық болмаған және электрондарды шығарбайды. Енді ыстықталған катодтан шыққан электрондар теріс аноддан құтылады. Көп space charge катод мен анод арасында қалыптасады. Бұл облак қосымша электрондарды катодға қайтарып, электрондардың шығуын тоқтатады. Демек, схемада төмені өтпейді. Сондықтан, вакуумдық диодтар төменін бір бағытта: катодтан анодға ғана өтуге мүмкіндік береді.

Анодға напруга қойылмаған идеалды жағдайда, схемада төмені өтпеуі керек, бірақ электрондардың ынысының статистикалық өсуінен бірнеше электрондар анодға ұшуы мүмкін. Бұл аз төмені splash current деп аталады.

V-I характеристикалары

Вакуумдық диодтың V-I характеристикалары анод мен катод арасындағы напруга (V) және схемада өтетін төмені (I) арасындағы байланысты көрсетеді. Вакуумдық диодтың V-I характеристикалары төменде көрсетілген.

Space charge өлшемі катодтан шыққан электрондардың санына байланысты, ол катодтың температурасы мен істік функциясына байланысты. Істік функция - металлдан электронды алу үшін қажетті минималды энергия. Төмен істік функциясы бар металлдар ыстықтау үшін аз энергия қажет, олар бұл мақсатта әсерлі болады.

Бұл характеристикалардың бұрышы сатурация аймағы деп аталады, суретте көрсетілген. Сатурация төмені анод напругасына байланысты емес, гөз бөлінетін катодтың температурасына ғана байланысты.

Анодға напруга қойылмағанда, схемада төмені өтмеуі керек, бірақ нақты өмірде, электрондардың ынысының статистикалық өсуінен бірнеше электрондар анодға ұшуы мүмкін. Бұл аз төмені splash current деп аталады.

Вакуумдық диодтардың түрлері

• Ректификатор диоды

• Детектор диоды

• Зенер диоды

• Варактор диоды

• Шоттки диоды

Вакуумдық диодтардың қолданылуы

• Жоғары қуатты қолданылулар

• Жоғары дауысқа қолданылулар

• Жоғары температуралы қолданылулар

• Аудио қолданылулар

Жалпы қорытынды

Вакуумдық диод - катод мен анод екі электрод арасындағы жоғары вакуумдағы электр төменін басқаратын электрондық прибор. Катод ыстықта электрондарды шығаратын материалмен қапталған металл цилиндр, ал анод - катодтан электрондарды жинаушы бос ұшулы металл цилиндр. Вакуумдық диод термиондық шығу принципіне негізделген және төменін бір бағытта: катодтан анодға ғана өтуге мүмкіндік береді.

Вакуумдық диодтар 1904 жылы Сэр Джон Амброуз Флеминг тарабынан ойлап табылған және 20-ғасырдың алғышында электроникада кеңінен қолданылған. Олар радио, теледидар, радар, дыбыс жазу және аудару, узак қашықтықтағы телефон желілері, аналогты және бастапқы цифирлік компьютерлер үшін маңызды болды. Вакуумдық диодтардың көп қолданылуында полупроводник диодтармен ауыстырылды, себебі олар өзінің кіші өлшемі, төмен энергия құны, жоғары ыңғайлылығы және аз құны үшін. Бірақ, вакуумдық диодтар әлі де жоғары қуат, жоғары дауыс, жоғары температура және аудио қолданылуларда қолданылады, себебі оларда твердік приборларға қарағанда әділеттері бар.

Вакуумдық диодтар өзара әртүрлі критериялар бойынша классификациялануы мүмкін, мисалы, дауыс аймағы, қуаттың рейтингі, катод/филамент түрі, қолданылу, специалды параметрлер, специалды функциялар. Вакуумдық диод түрлерінің мысалдары: ректификатор диодтар, детектор диодтар, зенер диодтар, варактор диодтар, Шоттки диодтар.

Вакуумдық диод - қарапайым, бірақ маңызды прибор, электроника тарихында және өнімділікте маңызды рөл атқарған. Ол әлі де өзінің уникалды қасиеттері мен өнімділігі қажет болатын бірнеше қолданылуларда маңызды. Вакуумдық диод - вакуумдық құбырлардың мүмкіндіктерін және потенциалын зерттеген электроника инженерлері мен ғалымдарының ой-саны мен инновациясының дәлелі.