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 electrodes: cathode at anode. Ang cathode ay isang metal cylinder na may coating na materyal na emit ng electrons kapag init, samantalang ang anode ay isang buong metal cylinder na nagsasamantala ng electrons mula sa cathode. Ang simbolo ng vacuum diode ay ipinapakita sa ibaba.

Ang vacuum diode ay inimbento ni Sir John Ambrose Fleming noong 1904 at kilala rin 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 Pagganap

Ang vacuum diode ay gumagana batay sa prinsipyo ng thermionic emission, kung saan ang electrons ay emit mula sa init na metal surface. Kapag ininit ang cathode, ang electrons ay lumilipad sa vacuum. Ang positibong voltage sa anode ay hinihikayat ang mga electrons, pinapayagan ang current na magflow mula sa cathode patungo sa anode sa isang direksyon.

Ngunit, kung ang positibong voltage na ipinapatupad sa anode ay hindi sapat, ang anode ay hindi makakakuha ng lahat ng electrons na emit mula sa cathode dahil sa mainit na filament. Bilang resulta, ang ilang electrons ay nakakalat sa pagitan ng cathode at anode, nabubuo ang cloud ng negative charge na tinatawag na space charge. Ang space charge ay gumagamit bilang isang barrier na nagpapahinto sa mas maraming emission ng electrons mula sa cathode at bumabawas sa pagdaloy ng current sa circuit.

Kapag ang ipinapatupad na voltage sa pagitan ng anode at cathode ay unti-unting itinaas, mas maraming space charge electrons ay hinihila sa anode at lumilikha ng vacant space para sa mas maraming emitted electrons. Kaya, sa pagtaas ng voltage sa pagitan ng anode at cathode, maaari nating itaas ang emission rate ng electrons at kaya ang pagdaloy ng current sa circuit.

Sa isang punto, kapag ang lahat ng space charge ay neutralized ng anode voltage, wala nang obstruction para sa electron emission mula sa cathode. Pagkatapos, ang beam ng electrons ay nagsisimulang magflow libre mula sa cathode patungo sa anode sa pamamagitan ng space. Bilang resulta, ang current ay nagflow mula sa anode patungo sa cathode sa kanyang 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 katulad ng cathode, wala ring electron emission mula dito dahil ito ay malamig, hindi mainit. Ngayon, ang emitted electrons mula sa ininit na cathode ay hindi nararating ang anode dahil sa repulsion ng negatibong anode. Isang malakas na space charge ay nakalat sa pagitan ng anode at cathode. Dahil dito, ang lahat ng mas maraming emitted electrons ay inirerespeto pabalik sa cathode, at kaya walang emission na nangyayari. Kaya, walang current na nagflow sa circuit. Kaya, ang mga vacuum diode ay pinapayagan ang current na magflow sa isang direksyon lamang: mula cathode patungo sa anode.

Kapag walang voltage na ipinapatupad sa anode, ideal na, dapat walang current. Gayunpaman, dahil sa statistical fluctuations sa velocity ng ilang electrons, ang ilang electrons 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 ipinapakita ang relasyon sa pagitan ng voltage na ipinapatupad sa pagitan ng anode at cathode (V) at ang current na nagflow sa circuit (I). Ang V-I characteristics ng vacuum diode ay ipinapakita sa ibaba.

Ang laki ng space charge ay depende kung gaano karaming electrons ang emit ng cathode, na naapektuhan ng temperatura ng cathode at work function. Ang work function ay ang minimum energy na kailangan upang alisin ang isang electron mula sa metal. Ang mga metal na may mas mababang work functions ay nangangailangan ng mas kaunting init upang emit ng electrons, kaya sila ay mas efficient para sa layuning ito.

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

Kapag walang voltage na ipinapatupad sa anode, dapat walang current sa circuit, ngunit sa realidad, may maliit na current dahil sa statistical fluctuations sa velocity ng ilang electrons. Ang ilang electrons ay sapat na energetic upang marating ang anode kahit walang voltage sa anode. Ang maliit na current na dulot ng phenomenon na ito ay kilala bilang splash current.

Mga Uri ng Vacuum Diode

• Rectifier diode

• Detector diode

• Zener diode

• Varactor diode

• Schottky diode

Mga Application ng Vacuum Diode

• High-power applications

• High-frequency applications

• High-temperature applications

• Audio applications

Kasimpulan

Ang vacuum diode ay isang uri ng electronic device na kontrolin ang pagdaloy ng electric current sa mataas na vacuum sa pagitan ng dalawang electrodes: cathode at anode. Ang cathode ay emit ng electrons kapag ininit ng filament o indirect heater, samantalang ang anode ay nagsasamantala ng electrons mula sa cathode. Ang vacuum diode ay gumagana batay sa prinsipyo ng thermionic emission at pinapayagan ang current na magflow sa isang direksyon lamang: mula cathode patungo sa anode.

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

Ang vacuum diode ay maaaring iclassify 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. Ito ay relevant pa rin 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 possibilities at potentials ng vacuum tubes.