Diodă tubulară
O diodă cu tub sau o diodă de vid (denumire mai veche de John Ambrose Fleming : kenotron ) este, în general, un tub de electroni cu doi electrozi . În sens restrâns, numai tuburile evacuate cu un catod încălzit sunt denumite diode tubulare. Tubul de raze X și magnetron sunt diode de tub , de asemenea , de principiu.
Istoric
În 1873, Frederick Guthrie a descoperit că un electroscop încărcat pozitiv este descărcat dacă aduceți o bucată de metal strălucitoare cu pământ în apropiere. Dacă electroscopul este încărcat negativ, nu se întâmplă nimic, ceea ce înseamnă că curentul electric nu poate circula decât într-o singură direcție. Thomas Edison a redescoperit acest fenomen în 1880 în timpul experimentelor cu lămpi cu incandescență și a brevetat efectul în 1884 fără să cunoască nicio aplicație posibilă. De atunci a fost numit Efectul Edison-Richardson .
Aproximativ douăzeci de ani mai târziu, John Ambrose Fleming , care a fost mai întâi angajat al Edison și mai târziu consilier științific al companiei Marconi Wireless Telegraph , și-a dat seama că efectul Edison ar putea fi folosit pentru a detecta semnale radio slabe. El a brevetat prima cerere utilizabilă, „supapa Fleming”, în 1904.
Principiul de funcționare
Electronii ies din catod din cauza emisiilor de câmp , fotoemisiilor sau (dacă catodul este încălzit) emisiilor termice și pot fi captate de anod . Acest curent electric este deosebit de mare atunci când anodul este la tensiune pozitivă față de catod . Dacă tensiunea anodică este suficient de mare, toți electronii care ies din catod sunt atrași către anod și acolo generează cel mai mare curent posibil în condițiile de operare predominante, curentul de saturație . Dacă tensiunea anodică este mai mică, mulți electroni se colectează în apropierea catodului și formează o sarcină spațială negativă respingătoare , ceea ce împiedică evacuarea altor electroni într-o asemenea măsură încât doar electronii care curg către anod sunt înlocuiți ( curent anodic limitat de sarcină spațială ) .
Dacă tensiunea la anod este negativă, curentul scade deoarece doar electronii pot depăși bariera potențială care a ieșit din catod cu suficientă energie. Cu catodii fierbinți , curentul anodic scade la zero la o tensiune inversă de doar câțiva volți, chiar și la temperaturi în jur de 2000 ° C. Prin urmare, un tub de electroni cu un catod fierbinte are efectul unui redresor (vezi dioda ).
Chiar și cu o tensiune anodică de 0 V, un curent mic curge datorită gradientului de concentrație al electronilor emiși termic sau de efectul foto extern. Fotocelulele - care, în principiu, sunt și diode tubulare - pot fi, prin urmare , utilizate pentru măsurarea luminii, similar fotodiodelor bazate pe semiconductori, chiar și fără o sursă de tensiune auxiliară. În cazul generatorului termionic , acest efect este utilizat pentru a genera energie electrică din energia termică a catodului strălucitor.
Se utilizează ca redresor
Diodele tubulare cu catod fierbinte au fost utilizate anterior, printre altele, în dispozitive cu tuburi, cum ar fi B. așa-numitul receptor al oamenilor cu tubul VY2, folosit ca diode redresoare și demodulatoare , dar ulterior înlocuit cu seleniu și în cele din urmă cu diode de siliciu cu pierderi semnificativ mai mici.
La redresoarele cu tuburi, dimensiunea maximă a condensatorului de încărcare nu trebuie depășită și rezistența minimă de serie (de exemplu, rezistența înfășurării transformatorului) nu trebuie să fie subminată, deoarece în caz contrar durata de viață a acoperirii catodului este redusă dincolo de uzura obișnuită. datorită vârfurilor mari de curent.
Proiecte
Tuburi de vid
WI1 5/20 (
rectificare de înaltă tensiune) PY88 (dioda de rapel de la televizor )
EY51 (generare de înaltă tensiune în SW-TV)
300… 500 V tensiune inversă, max. 0,2 A curent anodic Benzile catodice sunt amplasate
în cele două manșoane din tablă gri-albastră din fier P2 (anodi) în formă de W
În practică, se face distincția între diodele simple și duale. Aceste două grupuri sunt, la rândul lor, împărțite în diode de putere redusă în scop demodulator și diode de putere pentru rectificarea tensiunilor de alimentare.
| grup | Scrisoare de cod | cerere |
|---|---|---|
| Diodă unică | A. | Scopurile demodulatorului |
| Diodă duo | B. | Scopurile demodulatorului |
| Diodă unică | Da | Redresor cu jumătate de undă |
| Diodă duo | Z | Redresor cu undă completă |
Diodele destinate demodulatorului au fost adesea combinate cu un triod amplificator într-un singur bec, de exemplu în EAF42, EBC91 sau EBF89.
Diodă unică
Diodele individuale (litera cod A sau Y) conțin un singur catod și un anod. Ai fost z. B. utilizat pentru rectificarea unidirecțională, ca diodă de rapel și pentru generarea de înaltă tensiune pe etape de deviere orizontală a televizoarelor cu tub sau pentru demodularea amplitudinii.
Au fost dezvoltate tipuri speciale de tuburi redresoare pentru rectificarea de înaltă tensiune (6 până la mai multe 100 kV): pentru a evita emisia de câmp , au margini rotunde ale anodului și o distanță mai mare între anod și catod. De asemenea, aveți nevoie de o sursă de tensiune de încălzire izolată pentru încălzirea indirectă; una dintre conexiunile bobinei de încălzire este conectată la catod.
Un alt nume învechit pentru tuburile redresoare de înaltă tensiune este supapa de incandescență .
Diodele unice comune cu baze miniaturale au fost EY80 și EY82, precum și dioda redresoare de înaltă tensiune DY86.
Diodă dublă (duodiodă)
Diodele duble (litera de cod B sau Z) sunt tuburi cu doi anodi și un catod comun. Ei au fost cu generarea independentă în receptoare pentru demodulare de amplitudine a tensiunii de comandă utilizată și în redresoare relații pentru FM - demodulare .
Un transformator cu o priză centrală a înfășurării secundare este utilizat în scopuri de rectificare, astfel încât să fie posibilă rectificarea în două direcții. Capetele antifazate ale înfășurării tensiunii anodice ale transformatorului sunt conectate fiecare la un anod. Polul pozitiv al tensiunii rectificate este creat la catod, robinetul central al înfășurării transformatorului formează polul negativ. Dacă catodul este încălzit direct, trebuie să fie disponibilă o înfășurare separată, izolată, pe transformator pentru tensiunea de încălzire.
Exemple de tuburi redresoare bidirecționale sunt, pe lângă AZ12 prezentat (încălzit direct), tipurile EZ80 și EZ81 (ambele sunt încălzite indirect, deci nu este necesară o bobină de încălzire separată pe transformator).
EAA91 (tipuri echivalente EB91, 6AL5, 6H2P, D2M9, D77, 6D2, 6B32, CV283, 6X2П și E91AA) au două diode unice independente într-un singur bec - catodii sunt separați electric. Același lucru este valabil și pentru EYY13.
Tuburi redresoare umplute cu gaz
Redresoare cu catod de mercur
Redresoarele de vapori de mercur sunt tuburi umplute cu mercur și gaz nobil cu un catod de iaz de mercur neîncălzit. Prin urmare, acestea nu fac parte din diodele tubulare în sens restrâns. Au fost utilizate pentru sisteme de redresare cu putere mai mare în locul diodelor tubulare, deoarece sunt mai eficiente - au o cădere de tensiune mai mică în direcția înainte , care se reflectă și în fluctuații mai mici ale tensiunii de ieșire cu sarcini diferite.
Redresor umplut cu gaz cu catod fierbinte
Supapele de incandescență umplute cu gaz conțin vapori de mercur și, la fel ca supapele de vid, au un catod încălzit care emite electroni. La rândul lor, electronii ionizează atomii de mercur, care, prin sarcina lor pozitivă, anulează sarcina spațială negativă din jurul catodului. Acest lucru are ca rezultat o creștere a performanței și a eficienței: tensiunea directă este de câteva zeci de volți, chiar și cu un curent mai mare datorită unei descărcări de arc care se aprinde imediat de electroni, iar tensiunea inversă rămâne aproape neafectată - este în jur de 30 kV cu un decalaj electrod de 10 mm. Aplicațiile tipice sunt redresoarele pentru emițătoarele cu tuburi. Aceste diode pot fi controlate de un electrod suplimentar (vezi tiratronul ).
Un fel de cascadă din electrozi auxiliari tubulari permite creșterea tensiunii inverse la câțiva 100 kV.
Cu tipurile AX1 și AX50, au fost create și mici diode duble care trebuiau să combine avantajele redresorului de vapori de mercur cu manipularea ușoară a diodelor de vid. Datorită interferențelor de înaltă frecvență cauzate de descărcarea gazului, aceste tuburi au fost utilizate doar la alimentarea cu energie a amplificatoarelor audio puternice.
Dovezi individuale
- ^ Drumul către tranzistor . Jmargolin.com. Adus la 22 septembrie 2008.
- ↑ a b A. Bouwers: Tensiuni extraînalte electrice ; Springer-Verlag ediție nouă / reeditare 2013; 333 pagini; Pagina 222ff