Nini ni Vacuum Diode?

Ni nini Diode ya Chuo?

Maendeleo ya Diode ya Chuo

Diode ya chuo ni aina ya kifaa cha umma kilichochechea kuchokota mzunguko wa umeme katika chuo kikuu kati ya viungo vitatu: cathode na anode. Cathode ni silinda la chuma lililo linalopewa vifaa vilivyotengeneza electrons wakati limeliwa, na anode ni silinda lenye chumvi linaloweka electrons kutoka kwa cathode. Ishara ya diode ya chuo inavyoonyeshwa hapa chini.

Diode ya chuo ilianzishwa na Sir John Ambrose Fleming mwaka 1904 na ilikuwa inatafsiriwa pia kama valve ya Fleming au thermionic valve. Ilikuwa ni diode ya chuo yake yenyewe na mshikamano wa vifaa vingine vya chuo kama triodes, tetrodes, na pentodes, ambavyo vilikuwa vinatumika sana katika umma kwa nusu ya mwanangu wa miaka 20. Diode za chuo zilikuwa muhimu katika maendeleo ya radio, televisheni, radar, rekodi na urefu wa sauti, mitandao ya simu mbali, na kompyuta za analog na za awali za digital.

Sera ya Kazi

Diode ya chuo hutumia sera ya thermionic emission, ambayo ni sera ambayo electrons hupelekwa kutoka kwenye usingizi wa chuma. Wakati cathode imeliwa, electrons hupungua katika chuo. Viti safi vya anode huvutia electrons hii, kunawezesha mzunguko wa umeme kutoka kwa cathode hadi anode moja tu.

Hata hivyo, ikiwa viti safi vilivyovutekwa kwenye anode havili visafi vizuri, anode hawezi kupata zote electrons zilizotoka kwa cathode kutokana na filament yenye moto. Tangu hivyo, baadhi ya electrons huzama katika nchi ya ncha kati ya cathode na anode, kuanza mdunduni wa negative charge unaitwayo space charge. Space charge huchukua nafasi ambayo hujitokeza kwa electrons kutoka kwa cathode na kurekebisha mzunguko wa umeme katika circuit.

Ikiwa viti safi vilivyovutekwa kati ya anode na cathode vinazidi kuongezeka, zaidi na zaidi electrons za space charge hupungua kwa anode na hutoa nchi ya nje kwa electrons zinazotoka. Kwa hiyo, na ongezeko la viti safi kati ya anode na cathode, tunaweza kuongeza kiasi cha electrons zinazopungua na hivyo mzunguko wa umeme katika circuit.

Wakati wowote, ikiwa space charge zote zimehesabiwa kwa viti safi vya anode, hakuna chochote kingachosababisha electrons zitoka kwa cathode. Hivyo beam ya electrons hupungua huru kutoka kwa cathode hadi anode kwa njia ya nchi. Tangu hivyo, umeme hupungua kutoka kwa anode hadi cathode kwa thamani yake ya juu, ambayo inategemea tu kwenye joto la cathode. Hii inatafsiriwa kama saturation current.

Kila upande, ikiwa anode imefunuliwa kulingana na cathode, hakuna electrons zitoka kwa anode kwa sababu ya moto. Sasa, electrons zilizotoka kwa cathode yenye moto hazitatambuliki anode kutokana na ukimbiaji wa anode wenye chini. Mdunduni mzuri wa space charge utajaza kati ya anode na cathode. Kutokana na space charge hii, zote electrons zinazotoka zitarekezwa kurudi kwa cathode, na hivyo hakuna zitoka. Kwa hiyo, hakuna umeme hupungua katika circuit. Hivyo, diode za chuo hufanya umeme hupungua moja tu: kutoka kwa cathode hadi anode.

Wakati hakuna viti safi vilivyovutekwa kwenye anode, rasmi, hakuna umeme hupungua. Hata hivyo, kutokana na mabadiliko ya tatizo ya electrons, baadhi ya electrons zitapungua kwa anode. Umeme ndogo hii inatafsiriwa kama splash current.

V-I Characteristics

V-I characteristics za diode ya chuo zinatoa uhusiano kati ya viti safi vilivyovutekwa kati ya anode na cathode (V) na umeme hupungua katika circuit (I). V-I characteristics za diode ya chuo zinavyoonyeshwa hapa chini.

Ukubwa wa space charge unategemea kwa electrons zinazotoka kutoka kwa cathode, ambayo inategemea kwenye joto la cathode na work function. Work function ni nguvu chache zinazotarajiwa kutokana na electron kutoka kwa chuma. Chuma zenye work function chache zinahitaji moto chache zaidi kutokana na electrons, kufanya zao zisaidie sana kwa hii.

Eneo hili la characteristics linatafsiriwa kama saturation region, kama inavyoonyeshwa katika picha. Saturation current haijategemana na viti safi vya anode na hitegemea tu kwenye joto la cathode.

Wakati hakuna viti safi vilivyovutekwa kwenye anode, hakuna umeme hupungua katika circuit, lakini kweli, kuna umeme ndogo kutokana na mabadiliko ya tatizo ya velocity ya electrons. Baadhi ya electrons zina nguvu zinazoweza kupungua kwa anode hata wakati hakuna viti safi kwenye anode. Umeme ndogo uliojanza kutokana na tabia hii inatafsiriwa kama splash current.

Aina za Diode za Chuo

• Rectifier diode

• Detector diode

• Zener diode

• Varactor diode

• Schottky diode

Matumizi ya Diode za Chuo

• Matumizi ya nguvu kubwa

• Matumizi ya mfano wa kiwango kubwa

• Matumizi ya joto kubwa

• Matumizi ya audio

Mwisho

Diode ya chuo ni aina ya kifaa cha umma kilichochechea kuchokota mzunguko wa umeme katika chuo kikuu kati ya viungo vitatu: cathode na anode. Cathode hutokana na electrons wakati limeliwa na filament au heater wa indirect, na anode hupungua electrons kutoka kwa cathode. Diode ya chuo hutumia sera ya thermionic emission na hufanya umeme hupungua moja tu: kutoka kwa cathode hadi anode.

Diode za chuo zilianzishwa na Sir John Ambrose Fleming mwaka 1904 na zilikuwa zinatumika sana katika umma kwa nusu ya mwanangu wa miaka 20. Zilikuwa muhimu katika maendeleo ya radio, televisheni, radar, rekodi na urefu wa sauti, mitandao ya simu mbali, na kompyuta za analog na za awali za digital. Diode za chuo zimebadilishwa na diode za semiconductors katika matumizi mengi, kutokana na ukubwa chache, kutumia nguvu chache, uhakika chache, na gharama chache. Hata hivyo, diode za chuo zinaendelea kutumika katika baadhi ya eneo ambapo zina faida zaidi kuliko vifaa vya solid-state, kama matumizi ya nguvu kubwa, mfano wa kiwango kubwa, joto kubwa, na audio.

Diode za chuo zinaweza kugunduliwa kulingana na tofauti za criteria, kama mfano wa kiwango, rating ya nguvu, aina ya cathode/filament, matumizi, parameters maalum, na functions maalum. Baadhi ya misemo ya aina za diode za chuo ni rectifier diodes, detector diodes, zener diodes, varactor diodes, na Schottky diodes.

Diode ya chuo ni kitu rahisi lakini muhimu ambacho limefanya kazi muhimu katika historia na maendeleo ya umma. Inaendelea kuwa muhimu leo kwa baadhi ya matumizi ambayo yanahitaji sifa zake na performance zake. Diode ya chuo ni ushuhuda wa ubunifu na ubunifu wa mhandisi wa umma na wanasayansi ambao wamechanga majukumu na potential za vacuum tubes.