Triodo de vácuo

Há uma chaleira com água fria na mesa da cozinha. Nada fora do comum acontece, a superfície plana da água apenas treme levemente com os passos de alguém próximo. Agora vamos colocar a panela no fogão e não apenas colocá-la, mas ligar o aquecimento mais intenso. Logo o vapor d'água começará a subir da superfície da água, então começará a ferver, pois mesmo no interior da coluna d'água ocorrerá a evaporação, e agora que a água já está fervendo, observa-se sua intensa evaporação.

Aqui estamos mais interessados ​​na fase do experimento em que apenas um leve aquecimento da água resultou na formação de vapor. Mas o que um pote de água tem a ver com isso? E apesar do fato de que coisas semelhantes acontecem com o cátodo de um tubo de elétrons, cujo dispositivo será discutido mais adiante.

O cátodo de um tubo de vácuo começa a emitir elétrons se for aquecido a 800-2000 ° C - esta é uma manifestação de radiação termiônica. Durante a radiação térmica, o movimento térmico dos elétrons no metal do cátodo (geralmente tungstênio) torna-se poderoso o suficiente para que alguns deles superem a função de trabalho de energia e deixem fisicamente a superfície do cátodo.

Para melhorar a emissão de elétrons, os cátodos são revestidos com bário, estrôncio ou óxido de cálcio. E para a iniciação direta do processo de radiação termiônica, o cátodo na forma de um fio de cabelo ou cilindro é aquecido por um filamento embutido (aquecimento indireto) ou por uma corrente que passa diretamente pelo corpo do cátodo (aquecimento direto).

O aquecimento indireto é na maioria dos casos preferível porque mesmo que a corrente esteja pulsando no circuito de alimentação de aquecimento, não será capaz de criar perturbações significativas na corrente do ânodo.

Todo o processo descrito ocorre em um frasco evacuado, dentro do qual existem eletrodos, dos quais existem pelo menos dois - o cátodo e o ânodo. A propósito, os ânodos geralmente são feitos de níquel ou molibdênio, menos frequentemente de tântalo e grafite. A forma do ânodo é geralmente um paralelepípedo modificado.

Eletrodos adicionais - grades - podem estar presentes aqui, dependendo do número do qual a lâmpada será chamada de diodo ou kenotron (quando não houver nenhuma grade), um triodo (se houver uma grade), um tetrodo (duas grades ) ou um pentodo (três grades).

As lâmpadas eletrônicas para diferentes fins possuem diferentes números de redes, cuja finalidade será discutida mais adiante. De uma forma ou de outra, o estado inicial do tubo de vácuo é sempre o mesmo: se o cátodo for aquecido o suficiente, uma «nuvem de elétrons» é formada em torno dele a partir dos elétrons que escaparam devido à radiação termiônica.

Assim, o cátodo aquece e uma "nuvem" de elétrons emitidos já paira perto dele. Quais são as possibilidades para um maior desenvolvimento dos eventos? Se considerarmos que o cátodo é revestido com bário, estrôncio ou óxido de cálcio e, portanto, tem uma boa emissão, os elétrons são emitidos com bastante facilidade e você pode fazer algo tangível com eles.

Pegue uma bateria e conecte seu terminal positivo ao ânodo da lâmpada e conecte o terminal negativo ao cátodo. A nuvem de elétrons se repelirá do cátodo, obedecendo à lei da eletrostática, e correrá em um campo elétrico para o ânodo - surgirá uma corrente de ânodo, pois os elétrons no vácuo se movem com bastante facilidade, apesar do fato de não haver condutor como tal .

A propósito, se na tentativa de obter uma emissão termiônica mais intensa, começar a superaquecer o cátodo ou aumentar excessivamente a tensão do ânodo, então o cátodo logo perderá a emissão. um calor muito alto.

Agora vamos adicionar um eletrodo adicional entre o cátodo e o ânodo (na forma de um fio enrolado na forma de uma grade nas grades) - uma grade. Acontece que não é um diodo, mas um triodo. E aqui existem opções para o comportamento dos elétrons. Se a grade estiver diretamente conectada ao cátodo, ela não interferirá na corrente do ânodo.

Se uma certa tensão positiva (pequena em comparação com a tensão do ânodo) de outra bateria for aplicada à rede, ela atrairá elétrons do cátodo para si mesma e acelerará um pouco os elétrons que voam para o ânodo, passando-os ainda mais por si - para o ânodo. Se uma pequena voltagem negativa for aplicada à grade, ela desacelerará os elétrons.

Se a tensão negativa for muito grande, os elétrons permanecerão flutuando perto do cátodo, sem conseguir cruzar a grade, e a lâmpada será bloqueada. Se uma tensão positiva excessiva for aplicada à grade, ela atrairá a maioria dos elétrons para si e não os passará para o cátodo, até que a lâmpada finalmente se deteriore.

Assim, ajustando corretamente a tensão da rede, é possível controlar a magnitude da corrente anódica da lâmpada sem atuar diretamente na fonte da tensão anódica. E se compararmos o efeito na corrente do ânodo alterando a tensão diretamente no ânodo e alterando a tensão na rede, é óbvio que a influência através da rede é menos cara energeticamente, e essa relação é chamada de ganho do lâmpada:

A inclinação da característica I - V de um tubo de elétrons é a razão entre a mudança na corrente do ânodo e a mudança na tensão da rede na tensão do ânodo constante:

É por isso que essa rede é chamada de rede de controle. Com a ajuda de uma rede de controle, funciona um triodo, que é usado para amplificar oscilações elétricas em diferentes faixas de frequência.

Um dos triodos populares é o triodo duplo 6N2P, que ainda é usado em estágios de driver (baixa corrente) de amplificadores de áudio de alta qualidade (ULF).