Bir Vakum Diyotu Nedir?

Vakum Diodu Nedir?

Vakum Diodu Tanımı

Vakum diodu, iki elektrot (katot ve anot) arasında yüksek vakumda elektrik akımını kontrol eden bir tür elektronik cihazdır. Katot, ısıtıldığında elektron yayılan bir madde ile kaplanmış metal silindirdir, anot ise katottan gelen elektronları toplayan boş bir metal silindirdir. Vakum diodun sembolü aşağıda gösterilmiştir.

Vakum diodu, Sir John Ambrose Fleming tarafından 1904 yılında icat edildi ve aynı zamanda Fleming valfi veya termiyonik valf olarak da bilinir. Bu, ilk vakum tüpüydü ve triod, tetrod ve pentod gibi diğer vakum tüp cihazlarının öncüsü oldu. Bu cihazlar, 20. yüzyılın ilk yarısında elektronikte yaygın olarak kullanıldı. Vakum diodlar, radyo, televizyon, radar, ses kaydı ve yeniden üretimi, uzun mesafe telefon ağları, analog ve erken dönem dijital bilgisayarlar için önemliydi.

Çalışma Prensibi

Vakum diodu, termiyonik emisyon prensibine dayanır. Bu prensipte, elektronlar ısıtılmış bir metal yüzeyden salınır. Katot ısıtıldığında, elektronlar vakuma kaçar. Anotta pozitif bir gerilim, bu elektronları çekerek, akımın katodtan anota tek yönlü olarak akmasına olanak tanır.

Ancak, anoda uygulanan pozitif gerilim yeterince güçlü değilse, anot, sıcak filamentten salınan tüm elektronları çekemez. Sonuç olarak, bazı elektronlar katot ve anot arasındaki alanda negatif bir yük bulutu oluşturur. Bu yük bulutu, katoddan daha fazla elektron salınmasını önler ve devredeki akım akışını azaltır.

Anot ve katot arasındaki uygulanan gerilim yavaş yavaş artırıldıkça, daha fazla yük bulutu elektronu anota çekilir ve daha fazla salınan elektron için boş alan oluşturulur. Bu nedenle, anot ve katot arasındaki gerilim arttıkça, elektron salınım hızı ve dolayısıyla devredeki akım artar.

Bir noktada, tüm yük bulutu anot gerilimi tarafından neutralize edildiğinde, katoddan elektron salınımına engel olacak bir şey kalmaz. Bu durumda, elektronların katodtan anota özgürce akması başlar. Sonuç olarak, anottan katoda maksimum değerinde akım akar. Bu akım, sadece katodun sıcaklığınıza bağlıdır. Buna doygun akım denir.

Diğer yandan, anot, katoda göre negatif yapıldığında, soğuk olduğu için ondan herhangi bir elektron salınmaz. Isıtılan katodtan salınan elektronlar, negatif anot tarafından itilir. Bu nedenle, anot ve katot arasındaki alanda güçlü bir yük bulutu oluşur. Bu yük bulutu, daha fazla salınan elektronların katoda geri itilmesine neden olur ve böylece hiçbir salınım gerçekleşmez. Sonuç olarak, devrede hiç akım akmaz. Bu nedenle, vakum diodlar, sadece katodtan anota doğru akım akışına izin verir.

Anota herhangi bir gerilim uygulanmadığında, ideal olarak devrede hiç akım olmamalıdır. Ancak, elektron hızlarındaki istatistiksel dalgalanmalardan dolayı, bazı elektronlar hala anota ulaşır. Bu küçük akım, splash akımı olarak adlandırılır.

V-I Özellikleri

Vakum diodun V-I özellikleri, anot ve katot arasındaki uygulanan gerilim (V) ile devrede akan akım (I) arasındaki ilişkiyi gösterir. Vakum diodun V-I özellikleri aşağıda gösterilmiştir.

Yük bulutunun büyüklüğü, katodun ne kadar elektron salındığına bağlıdır. Bu, katodun sıcaklığı ve çalışma fonksiyonu tarafından etkilidir. Çalışma fonksiyonu, bir elektronu metalden çıkarmak için gereken minimum enerjidir. Düşük çalışma fonksiyonlu metaller, elektron salınımına daha az ısı ihtiyaç duyar, bu yüzden bu amaç için daha etkilidir.

Bu özellik bölgesi, figürde gösterildiği gibi doygunluk bölgesi olarak adlandırılır. Doygun akım, anot geriliminden bağımsızdır ve sadece katodun sıcaklığa bağlıdır.

Anota herhangi bir gerilim uygulanmadığında, devrede hiç akım olmamalıdır, ancak gerçek hayatta, bazı elektronların hızındaki istatistiksel dalgalanmalardan dolayı küçük bir akım olur. Bazı elektronlar, anotta herhangi bir gerilim olmadığı halde, anota ulaşmak için yeterince enerjik olabilir. Bu fenomenin neden olduğu küçük akım, splash akımı olarak bilinir.

Vakum Diod Tipleri

• Düzeltici diod

• Algılama diod

• Zener diod

• Varaktör diod

• Schottky diod

Vakum Diodların Uygulamaları

• Yüksek güç uygulamaları

• Yüksek frekanslı uygulamalar

• Yüksek sıcaklık uygulamaları

• Ses uygulamaları

Sonuç

Vakum diodu, iki elektrot (katot ve anot) arasında yüksek vakumda elektrik akımını kontrol eden bir tür elektronik cihazdır. Katot, bir filament veya dolaylı bir ısıtıcı tarafından ısıtıldığında elektron salınır, anot ise katottan gelen elektronları toplar. Vakum diodu, termiyonik emisyon prensibi üzerine çalışır ve sadece katodtan anota doğru akım akışına izin verir.

Vakum diodlar, Sir John Ambrose Fleming tarafından 1904 yılında icat edildi ve 20. yüzyılın ilk yarısında elektronikte yaygın olarak kullanıldı. Radyo, televizyon, radar, ses kaydı ve yeniden üretimi, uzun mesafe telefon ağları, analog ve erken dönem dijital bilgisayarlar için önemlidiler. Vakum diodlar, çoğu uygulamada yarıiletken diodlar tarafından yer değiştirildi. Küçük boyutları, düşük güç tüketimleri, yüksek güvenilirlikleri ve düşük maliyetleri nedeniyle tercih edildiler. Ancak, vakum diodlar, yüksek güç, yüksek frekansta, yüksek sıcaklıkta ve ses uygulamalarında katı hal cihazlarına göre avantajları olduğu bazı alanlarda hala kullanılmaktadır.

Vakum diodlar, frekans aralığı, güç derecelendirme, katot/filament tipi, uygulama, özel parametreler ve özel işlevler gibi farklı kriterlere göre sınıflandırılabilir. Vakum diod türlerinin bazı örnekleri düzeltici diod, algılama diod, Zener diod, varaktör diod ve Schottky diod'dur.

Vakum diodu, basit ama önemli bir cihazdır ve elektronik tarihinin ve gelişiminin önemli bir rolü oynamıştır. Hala, onun benzersiz özellikleri ve performansı gerektiren bazı uygulamalar için geçerlidir. Vakum diodu, vakum tüplerinin olasılıklarını ve potansiyellerini keşfeden elektronik mühendisleri ve bilim insanlarının yaratıcılığına ve inovasyonuna bir şahittir.