Triodo a vuoto

C'è un bollitore di acqua fredda sul tavolo della cucina. Non accade nulla di straordinario, la superficie piatta dell'acqua trema solo leggermente per i passi di qualcuno nelle vicinanze. Ora mettiamo la padella sul fornello e non solo accendiamola, ma accendiamo il riscaldamento più intenso. Presto il vapore acqueo inizierà a salire dalla superficie dell'acqua, quindi inizierà l'ebollizione, perché anche all'interno della colonna d'acqua si verificherà l'evaporazione, e ora l'acqua sta già bollendo, si osserva la sua intensa evaporazione.

Qui siamo più interessati alla fase dell'esperimento in cui solo un leggero riscaldamento dell'acqua ha provocato la formazione di vapore. Ma cosa c'entra una pentola d'acqua? E nonostante il fatto che cose simili accadano con il catodo di un tubo elettronico, il cui dispositivo verrà discusso in seguito.

Il catodo di un tubo a vuoto inizia a emettere elettroni se viene riscaldato a 800-2000 ° C: questa è una manifestazione della radiazione termoionica. Durante la radiazione termica, il movimento termico degli elettroni nel catodo metallico (solitamente tungsteno) diventa abbastanza potente da consentire ad alcuni di essi di superare la funzione di lavoro energetico e lasciare fisicamente la superficie del catodo.

Per migliorare l'emissione di elettroni, i catodi sono rivestiti con ossido di bario, stronzio o calcio. E per l'inizio diretto del processo di radiazione termoionica, il catodo sotto forma di capello o cilindro viene riscaldato da un filamento incorporato (riscaldamento indiretto) o da una corrente fatta passare direttamente attraverso il corpo del catodo (riscaldamento diretto).

Il riscaldamento indiretto è nella maggior parte dei casi preferibile perché anche se la corrente è pulsante nel circuito di alimentazione del riscaldamento, non sarà in grado di creare disturbi significativi nella corrente anodica.

L'intero processo descritto avviene in un pallone sottovuoto, all'interno del quale sono presenti degli elettrodi, di cui ce ne sono almeno due: il catodo e l'anodo. A proposito, gli anodi sono generalmente realizzati in nichel o molibdeno, meno spesso in tantalio e grafite. La forma dell'anodo è solitamente un parallelepipedo modificato.

Elettrodi aggiuntivi - griglie - possono essere presenti qui, a seconda del numero di cui la lampada sarà chiamata diodo o kenotron (quando non ci sono affatto griglie), un triodo (se c'è una griglia), un tetrodo (due griglie ) o un pentodo (tre griglie).

Le lampade elettroniche per scopi diversi hanno un numero diverso di reti, il cui scopo sarà discusso ulteriormente. In un modo o nell'altro, lo stato iniziale del tubo a vuoto è sempre lo stesso: se il catodo è sufficientemente riscaldato, attorno ad esso si forma una «nuvola di elettroni» dagli elettroni sfuggiti a causa della radiazione termoionica.

Quindi, il catodo si riscalda e una "nuvola" di elettroni emessi aleggia già vicino ad esso. Quali sono le possibilità di ulteriore sviluppo degli eventi? Se consideriamo che il catodo è rivestito di ossido di bario, stronzio o calcio e quindi ha una buona emissione, allora gli elettroni vengono emessi abbastanza facilmente e si può fare qualcosa di tangibile con essi.

Prendi una batteria e collega il suo terminale positivo all'anodo della lampada e collega il terminale negativo al catodo. La nuvola di elettroni si respingerà dal catodo, obbedendo alla legge dell'elettrostatica, e si precipiterà in un campo elettrico verso l'anodo: sorgerà una corrente anodica, poiché gli elettroni nel vuoto si muovono abbastanza facilmente, nonostante non ci sia un conduttore in quanto tale .

A proposito, se nel tentativo di ottenere un'emissione termoionica più intensa, si inizia a surriscaldare il catodo o ad aumentare eccessivamente la tensione dell'anodo, allora il catodo perderà presto emissione, è come l'acqua bollente da una pentola che è stata lasciata accesa un calore molto alto.

Ora aggiungiamo un elettrodo aggiuntivo tra il catodo e l'anodo (sotto forma di un filo avvolto a forma di griglia sulle griglie): una griglia. Risulta non un diodo, ma un triodo. E qui ci sono opzioni per il comportamento degli elettroni. Se la griglia è collegata direttamente al catodo, non interferirà affatto con la corrente anodica.

Se una certa tensione positiva (piccola rispetto alla tensione dell'anodo) da un'altra batteria viene applicata alla rete, allora attirerà gli elettroni dal catodo a se stesso e accelererà in qualche modo gli elettroni che volano verso l'anodo, facendoli passare ulteriormente attraverso se stesso - al anodo. Se una piccola tensione negativa viene applicata alla griglia, rallenterà gli elettroni.

Se la tensione negativa è troppo elevata, gli elettroni rimarranno fluttuanti vicino al catodo, non riuscendo ad attraversare la griglia e la lampada verrà bloccata. Se viene applicata una tensione positiva eccessiva alla griglia, attirerà a sé la maggior parte degli elettroni e non li passerà al catodo, fino a quando la lampada non potrà finalmente deteriorarsi.

Pertanto, regolando opportunamente la tensione di rete, è possibile controllare l'entità della corrente anodica della lampada senza agire direttamente sulla sorgente della tensione anodica. E se confrontiamo l'effetto sulla corrente anodica cambiando la tensione direttamente sull'anodo e cambiando la tensione nella rete, allora è ovvio che l'influenza attraverso la rete è meno costosa dal punto di vista energetico, e questo rapporto è chiamato il guadagno del lampada:

La pendenza della caratteristica I-V di un tubo elettronico è il rapporto tra la variazione della corrente anodica e la variazione della tensione di griglia a tensione anodica costante:

Ecco perché questa rete è chiamata rete di controllo. Con l'aiuto di una rete di controllo, funziona un triodo, che viene utilizzato per amplificare le oscillazioni elettriche in diverse gamme di frequenza.

Uno dei triodi popolari è il doppio triodo 6N2P, che è ancora utilizzato negli stadi driver (a bassa corrente) degli amplificatori audio di alta qualità (ULF).