Што е вакуумска диода

Што е вакуумска диода?

Дефиниција на вакуумска диода

Вакуумската диода е тип на електронски уред кој контролира протокот на електричниот ток во висок вакуум помеѓу две електроди: катод и анод. Катодот е метална цилиндра покрита со материјал што испушта електрони кога се загреја, додека анодот е пола метална цилиндра што собира електрони од катодот. Симболот за вакуумска диода е прикажан подолу.

Вакуумската диода беше измислена од Сир Џон Амброус Флеминг во 1904 година и исто така беше позната како Флемингова клапа или термоелектронска клапа. Тоа беше првата вакуумска труба и претходник на други вакуумски труби, како триоди, тетроди и пентоди, што биле широко користени во електрониката во првата половина на 20 век. Вакуумските диоди биле важни за развојот на радио, телевизија, радар, звучно записување и репродукција, долгопатски телефонски мрежи, и аналогни и ранни дигитални компјутери.

Принцип на функционирање

Вакуумската диода функционира според принципот на термоелектронско испуштање, каде што електроните се испуштаат од загрејана метална површина. Кога катодот се загреја, електроните избегнуваат во вакуумот. Позитивна напона на анодот ги привлекува овие електрони, што дозволува проток на ток од катодот кон анодот во една насока.

Меѓутоа, ако позитивната напона применета на анодот не е доволно голема, анодот не може да привлече сите електрони испуштени од катодот поради горещата жица. Како резултат, некои електрони се накопуваат во просторот помеѓу катодот и анодот, формирајќи облачче на негативен полнеж наречено просторен полнеж. Просторниот полнеж делува како барикада што го пречи дополнителното испуштање на електрони од катодот и го намалува протокот на ток во колата.

Ако применетата напона помеѓу анодот и катодот се постепено зголеми, повеќе и повеќе просторни електрони се привлекуваат кон анодот и создаваат празен простор за дополнително испуштени електрони. Со зголемување на напоната помеѓу анодот и катодот, можеме да зголемиме стапот на испуштање на електрони и следователно протокот на ток во колата.

На некој момент, кога сите просторни електрони се нейтрализираат со напоната на анодот, нема повеќе пречки за испуштање на електрони од катодот. Тогаш луѓе електрони почнуваат да текат слободно од катодот до анодот низ простор. Како резултат, токот текува од анодот до катодот со својата максимална вредност, што зависи само од температурата на катодот. Ова се нарекува наситивен ток.

Со друга страна, ако анодот се направи негативен во однос на катодот, нема испуштање на електрони од него бидејќи е хладен, а не горест. Сега, испуштените електрони од загрејаниот катод не достигнуваат до анодот поради отпорот на негативниот анод. Силно облачче на просторен полнеж ќе се накопи помеѓу анодот и катодот. Збогувајќи на овој просторен полнеж, сите дополнително испуштени електрони се одбија назад кон катодот, и затоа нема испуштање. Значи, нема проток на ток во колата. Така, вакуумските диоди дозволуваат проток на ток само во една насока: од катод до анод.

Кога нема напона применет на анодот, идеално, не треба да има ток. Меѓутоа, поради статистички флуктуации во брзината на електроните, некои електрони все јавно достигнуваат до анодот. Овој мал ток е познат како splash current (прескочен ток).

V-I карактеристики

V-I карактерistikite на вакуумската диода покажуваат односот помеѓу напоната применета помеѓу анодот и катодот (V) и протокот на ток во колата (I). V-I карактерistikite на вакуумската диода се прикажани подолу.

Големината на просторниот полнеж зависи од тоа колку електрони испушта катодот, што е влијание на температурата и работната функција на катодот. Работната функција е минималната енергија потребна за да се извлече електрон од металл. Металите со пониска работна функција потребуваат помала топлина за да испуштат електрони, што ги прави повеќе ефикасни за оваа цел.

Оваа регион на карактерistikite се нарекува наситивна регион, како што е прикажано на сликата. Наситивниот ток е независен од напоната на анодот и зависи само од температурата на катодот.

Кога нема напона применет на анодот, не треба да има ток во колата, но во реалноста, има мал ток поради статистички флуктуации во брзината на некои електрони. Некои електрони се достатно енергетски да достигнуваат до анодот, дури и кога нема напона на анодот. Малиот ток причинет од овој феномен е познат како splash current (прескочен ток).

Типови на вакуумски диоди

• Ректификаторска диода

• Детекторска диода

• Зенер диода

• Варактор диода

• Шотки диода

Примени на вакуумски диоди

• Примени со високи моќности

• Примени со високи фреквенции

• Примени при високи температури

• Аудио примени

Заклучок

Вакуумската диода е тип на електронски уред кој контролира протокот на електричниот ток во висок вакуум помеѓу две електроди: катод и анод. Катодот испушта електрони кога се загреја со жица или индиректен нагревач, додека анодот собира електрони од катодот. Вакуумската диода функционира според принципот на термоелектронско испуштање и дозволува проток на ток само во една насока: од катод до анод.

Вакуумските диоди беа измислени од Сир Џон Амброус Флеминг во 1904 година и биле широко користени во електрониката во првата половина на 20 век. Те беа важни за развојот на радио, телевизија, радар, звучно записување и репродукција, долгопатски телефонски мрежи, и аналогни и ранни дигитални компјутери. Вакуумските диоди биле заменети со полупроводнички диоди во повеќето примени, поради нивната помала големина, помала потрошувачка моќ, повисока надежност и помала цена. Меѓутоа, вакуумските диоди сè уште се користат во некои области каде што имаат предности над твердотелни уреди, како примени со високи моќности, високи фреквенции, високи температури и аудио примени.

Вакуумските диоди можат да се класифицираат според различни критериуми, како опсег на фреквенции, моќна класификација, тип на катод/жица, примена, специјализирани параметри и специјализирани функции. Неколку примери на типови на вакуумски диоди се ректификаторски диоди, детекторски диоди, зенер диоди, варактор диоди и Шотки диоди.

Вакуумската диода е едноставен, но важен уред што играше значајна улога во историјата и развојот на електрониката. Таа сè уште е релевантна денес за некои примени кои бараат нејзините уникални карактеристики и перформанси. Вакуумската диода е свидетелство за иновацијата и измисливоста на електронички инженери и научници кои исследуваа можностите и потенцијалите на вакуумските труби.