Bilang karagdagan, sinusuri ng artikulo ang mga teoretikal na konsepto tulad ng mga rate ng paglabas ng elektron at mga anode na kasalukuyang-boltahe na relasyon, kasabay ng potensyal na pamamahagi sa pagitan ng katod at anode.Ang mga pananaw na ito ay nagpapakita ng kabuluhan ng diode valve sa iba't ibang mga aplikasyon, mula sa mga komunikasyon sa radyo hanggang sa mga suplay ng kuryente, na binibigyang diin ang malubhang papel nito sa buong kasaysayan at kontemporaryong elektronikong mga frameworks.
Larawan 1: Diode valve
Ang balbula ng diode, na kilala rin bilang isang vacuum tube, ay isang panghuli elektronikong sangkap na binubuo ng dalawang pangunahing bahagi: ang katod at ang anode.Ang mga sangkap na ito ay nakalagay sa loob ng isang lalagyan ng baso na selyo ng vacuum.Ang operasyon ng balbula ng diode ay nakasalalay sa isang proseso na tinatawag na thermionic emission.
Kapag pinainit ang katod, naglalabas ito ng mga electron dahil sa thermal energy na natatanggap nito.Ang mga electron na ito, na nagdadala ng negatibong singil, sa madaling sabi ay nagiging sanhi ng positibong sisingilin ng katod, na hinila ang ilan sa mga electron pabalik dito.Nagreresulta ito sa pagbuo ng isang ulap ng elektron na nakapalibot sa katod.Ang density ng ulap na ito ay bumababa habang tumataas ang distansya mula sa katod.Ang malaki sa kung paano gumagana ang balbula ng diode ay namamalagi sa pag -uugali ng mga electron sa ulap na ito.Ang ilan sa mga electron ay may sapat na enerhiya upang makatakas sa ulap at lumipat patungo sa anode.Kapag naabot nila ang anode, kulang sila ng enerhiya upang bumalik sa katod.Ang kilusang ito ng mga electron mula sa katod hanggang sa anode ay nakumpleto ang isang circuit sa pamamagitan ng anumang panlabas na pag -load na konektado sa pagitan ng dalawang electrodes.Ang daloy ng mga electron na ito ay unidirectional, nangangahulugang pinapayagan nito ang kasalukuyang pumasa sa isang direksyon lamang.
Ang one-way na daloy ng kasalukuyang ay ang pag-aayos sa mga aplikasyon tulad ng pag-convert ng alternating kasalukuyang (AC) upang idirekta ang kasalukuyang (DC), isang proseso na kilala bilang pagwawasto.Sa kontekstong ito, ang balbula ng diode ay nagsisilbi upang baguhin ang AC sa DC.Ang paglalapat ng isang positibong boltahe sa anode ay nakakatulong upang mapahusay ang daloy ng mga electron, na itinampok ang dynamic na papel ng diode sa pagwawasto at pagtuklas ng signal.Ang konsepto ng balbula ng diode ay pinasimunuan ni Ambrose Fleming sa University College London, na minarkahan ang isang makabuluhang milyahe sa pagbuo ng mga modernong elektronika.
Larawan 2: Gumagana ang Vacuum Tube Diode
Ang pagsusuri ng mga vacuum tube diode ay nagsisimula sa konsepto ng paglabas ng elektron mula sa mga pinainit na materyales.Kapag ang isang materyal ay pinainit, naglalabas ito ng mga electron, at ang rate ng paglabas na ito ay nakasalalay sa temperatura at isang tiyak na patuloy na kilala bilang 'B,' na nagpapahiwatig ng enerhiya na kinakailangan para sa mga electron na makatakas sa materyal.
Ang rate ng paglabas ng elektron ay inilarawan ng equation
Saan:
ay ang kasalukuyang sa mga amperes.
ay isang palaging tiyak sa materyal.
ay ang ganap na temperatura.
ay ang pag -andar ng trabaho, o ang enerhiya na nais para sa isang elektron na masira mula sa ibabaw.
Ang prinsipyong ito ay nangingibabaw sa pagbuo ng mga thermionic valves, isang teknolohiya na advanced ng mga payunir tulad nina Walter H. Schottky at Thomas Edison.
Sa isang balbula ng diode, ang anode ay pinananatili sa isang positibong boltahe upang maakit ang mga electron na inilabas mula sa katod.Gayunpaman, ang pagiging epektibo ng prosesong ito ay malapit na naka -link sa antas ng boltahe ng anode.Kung ang boltahe ay masyadong mababa, isang form ng singil sa espasyo - isang siksik na kumpol ng mga electron na nagtutulak pabalik laban sa mga karagdagang electron na nagsisikap na makatakas sa katod, na nililimitahan ang karagdagang paglabas.Sa kabaligtaran, ang isang sapat na mataas na boltahe ng anode ay nag -aalis ng singil sa puwang na ito, na nagpapagana ng isang matatag na daloy ng mga electron at isang pare -pareho na kasalukuyang sa pamamagitan ng circuit.Ang pagkontrol sa boltahe ng anode ay ginagamit para sa pag -optimize ng pagganap ng isang diode.Tinitiyak ng wastong pamamahala ng boltahe ang mahusay na daloy ng elektron, na kung saan ay nagpapabuti sa pag -andar at kahusayan ng diode sa iba't ibang mga aplikasyon.
Larawan 3: pinainit na balbula ng diode
Ang paglipat mula sa direktang pinainit hanggang sa hindi tuwirang pinainit na mga balbula ng diode ay isang pangunahing pagsulong sa teknolohiya ng vacuum tube.Sa una, ang mga valve ng diode ay gumagamit ng isang direktang pinainit na katod, na nagsilbi ring pampainit.Gayunpaman, ang disenyo na ito ay may ilang mga drawbacks, lalo na kapag ang katod ay pinainit ng alternating kasalukuyang (AC).Ang AC ay lumikha ng hum at ingay sa signal ng output, na nakompromiso ang pagganap ng balbula.Bilang karagdagan, ang direktang pinainit na mga cathode ay nangangailangan ng mga tiyak na setting ng boltahe para sa bawat balbula, na ginagawang mas kumplikado at hindi gaanong nasusukat ang mga disenyo ng multi-valve circuit.
Ang pagpapakilala ng hindi tuwirang pinainit na mga cathode ay epektibong tinalakay ang mga isyung ito.Sa disenyo na ito, ang pampainit at katod ay elektrikal na hiwalay.Ang paghihiwalay na ito ay nagbibigay -daan sa isang pare -pareho na supply ng pampainit sa maraming mga balbula nang hindi nakakaapekto sa mga setting ng boltahe na kinakailangan para sa tamang operasyon.Ang pagbabagong ito ay lubos na napabuti ang pagiging maaasahan, pinasimple na disenyo ng circuit, at nabawasan ang pangkalahatang gastos ng mga elektronikong aparato.
Ang hindi tuwirang pag-init ay mula nang naging pamantayan sa disenyo ng vacuum tube, mula sa mga simpleng diode hanggang sa mga kumplikadong triode at mga multi-electrode tubes.Ang pamantayang ito ay naging mas madali upang isama ang mga sangkap na ito sa isang malawak na hanay ng mga elektronikong sistema, pagpapahusay ng kanilang pag -andar at pagganap.
Larawan 4: Half-wave diode valve rectifier
Ang kalahating alon na rectifier ay ang pinaka pangunahing paraan upang mai-convert ang alternating kasalukuyang (AC) sa direktang kasalukuyang (DC) gamit ang isang solong balbula ng diode.Gumagana ito sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa diode na magsagawa ng koryente sa panahon ng isang yugto ng pag -ikot ng AC at hinaharangan ito sa iba pa.Bilang isang resulta, isang kalahati lamang ng AC waveform ang ginagamit, na humahantong sa isang kahusayan sa pagwawasto na halos 50%.
Sa kabila ng pagiging simple at mababang gastos nito, ang kalahating alon na rectifier ay may pangunahing limitasyon: hindi ito maaaring magbigay ng isang matatag, tuluy-tuloy na output ng DC.Ginagawa nitong hindi angkop para sa mga application na nangangailangan ng isang pare -pareho ang supply ng kuryente ng DC.
Ang kalahating alon na rectifier ay nagpapakita ng pangwakas na konsepto ng pagwawasto, ngunit ang mga limitasyon ng pagganap nito ay binibigyang diin ang pangangailangan para sa mas advanced na mga disenyo na maaaring maghatid ng mas mataas na kahusayan at matugunan ang mga hinihingi ng mga modernong elektronikong sistema.
Larawan 5: Full-wave diode valve rectifier
Ang full-wave rectifier ay sumusulong sa simpleng disenyo ng kalahating alon sa pamamagitan ng paggamit ng maraming mga valves ng diode upang makuha ang parehong mga halves ng AC waveform.Ang pamamaraang ito ay nagdodoble sa kahusayan ng pag -convert ng AC sa DC.
Karaniwan, dalawang diode ang ginagamit sa pagsasaayos na ito.Ang bawat diode ay humahawak ng isang kalahati ng cycle ng AC-ang isa ay nagsasagawa sa panahon ng positibong kalahating siklo, at ang iba pa sa negatibong kalahati.Tinitiyak ng setup na ito na ang buong AC waveform ay na -convert sa DC.
Ang buong-alon na rectifier ay makabuluhang binabawasan ang mga gaps sa pagitan ng mga taluktok ng output waveform, na humahantong sa isang mas makinis na DC output na may mas kaunting ripple kumpara sa isang kalahating alon na rectifier.Ang makinis na output na ito ay pabago -bago para sa mga application na nangangailangan ng isang matatag at pare -pareho ang supply ng DC.Ang mga full-wave na rectifier tubes ay madalas na idinisenyo na may dual anod at isang solong katod sa isang tubo, na pinapasimple ang circuitry habang tinitiyak ang matatag na pagwawasto.
Larawan 6: Diode valve signal detector
Ang balbula ng diode ay focal sa demodulating amplitude-modulated (AM) signal, isang pamamaraan na pinayuhan ni Ambrose Fleming.Sa papel na ito, ang balbula ng diode ay nagtutukoy ng papasok na signal ng AM sa pamamagitan ng pag -alis ng alon ng carrier at pagkuha ng pinagbabatayan na signal ng audio o data.
Bagaman prangka ang pangunahing konsepto, ang proseso ay nahaharap sa mga hamon.Ang di-linear na tugon ng diode ay maaaring maging sanhi ng mga pagbaluktot, at ang pumipili na pagkupas-kumpleto sa mga pagpapadala ng radyo-ay maaaring makaapekto sa kalidad ng signal.
Sa kabila ng mga isyung ito, ang balbula ng diode ay nananatiling kapaki -pakinabang sa pagtuklas at pagproseso ng mga signal ng radyo.Ang kakayahang magsagawa ng maaasahan, kahit na ang integridad ng signal ay nakompromiso, binibigyang diin ang kahalagahan nito sa modernong pagproseso ng signal.
Larawan 7: Diode anode kasalukuyang at boltahe
Ang kasalukuyang ay pangunahing kinokontrol ng kung gaano karaming mga electron na maaaring ilabas ng katod, na nakasalalay sa temperatura nito.Habang tumataas ang boltahe ng anode, nakakakuha ito ng higit pang mga electron, sa kalaunan ay umabot sa isang punto kung saan ginagamit ang kasalukuyang saturates dahil ang lahat ng magagamit na mga electron ay ginagamit.
Kapag mas mababa ang boltahe ng anode, ang isang negatibong singil sa espasyo ay maaaring mabuo sa pagitan ng katod at anode.Ang singil na ito ay kumikilos bilang isang hadlang, nagpapabagal sa daloy ng elektron at binabawasan ang kasalukuyang.
Ang wastong pagtatakda ng boltahe ng anode ay nagsisiguro na ang diode ay nagpapatakbo nang mahusay, naghahatid ng nais na pagganap ng elektrikal, at maiiwasan ang mga kondisyon na maaaring humantong sa labis na pagsusuot o pagkabigo, sa gayon ay pinalawak ang habang -buhay na diode.
Ang potensyal na pamamahagi sa pagitan ng katod at anode sa isang diode valve ay labis na naiimpluwensyahan ng singil sa espasyo - isang koleksyon ng mga electron na pinalabas mula sa katod ngunit hindi agad naabot ang anode.Ang akumulasyon ng mga electron ay bumubuo ng isang potensyal na hadlang na nakakaapekto sa daloy ng kasunod na mga paglabas ng elektron, na kinokontrol ang kasalukuyang pagpapadaloy ng diode.
Ang pagsusuri sa pakikipag -ugnayan sa pagitan ng singil sa espasyo at ang potensyal na gradient ay kinakailangan para sa pag -optimize ng pagganap ng diode.Ang kaalamang ito ay nagbibigay -daan para sa tumpak na mga hula kung paano ang mga pagbabago sa boltahe at temperatura ay makakaapekto sa kahusayan at pagiging maaasahan ng diode.
Para sa mga inhinyero at technician, ang pag-master ng mga konsepto na ito ay ginagamit para sa mga application ng fine-tuning diode, tinitiyak na nagpapatakbo sila sa loob ng pinakamainam na mga parameter, mabawasan ang mga pagkalugi ng enerhiya, at maiwasan ang pagkasira ng pagganap.
Ang mga vacuum tube diode, panghuli sa maagang elektronikong disenyo, ay nananatiling makabuluhan sa modernong teknolohiya sa kabila ng pangingibabaw ng mga semiconductors.Pinapayagan ng mga diode na ito ang kasalukuyang dumaloy sa isang direksyon sa pamamagitan ng isang vacuum-selyadong tubo, isang prinsipyo na sumasailalim sa kanilang magkakaibang mga aplikasyon.Ang mga ito ay ikinategorya ng kanilang konstruksyon, materyales, at mga tiyak na gamit, bawat isa ay naayon para sa mga partikular na pangangailangan sa pagganap tulad ng dalas na tugon, paghawak ng kuryente, at katatagan.
Larawan 8: Mga diode ng Rectifier
Ang mga diode ng Rectifier ay kabilang sa mga pinaka -karaniwang uri, na idinisenyo upang mai -convert ang alternating kasalukuyang (AC) sa direktang kasalukuyang (DC).Ang mga ito ay pangunahing sa mga suplay ng kuryente para sa mga radio, TV, at iba pang mga electronics.Ang kanilang matatag na disenyo ay nagbibigay-daan sa kanila upang mahawakan ang mataas na boltahe at alon, na ginagawa silang kinakailangan sa mga application na mabibigat na tungkulin.
Larawan 9: Mga diode ng signal
Ang mga diode ng signal ay pangunahing ginagamit sa pagproseso ng signal, kabilang ang paghahalo, pagtuklas, at paglipat sa mga circuit ng dalas ng radyo (RF).Ang mga diode na ito ay na-optimize para sa mababang lakas at mataas na dalas na paggamit, na nag-aalok ng tumpak na kontrol na may kaunting pagkawala ng signal, na ginagawang perpekto para sa mga kagamitan sa komunikasyon.
Larawan 10: Paglilipat ng mga diode
Ang paglipat ng mga diode ay itinayo para sa mabilis na pag -on at off ang mga signal, susi sa digital computing, at mga circuit ng pulso.Bumubuo sila ng matalim na mga gilid ng pulso, tinitiyak ang maaasahang pagganap sa mga radar at digital system kung saan seryoso ang bilis at katumpakan.
Larawan 11: Zener diode
Kahit na bihirang sa form ng vacuum tube, ang mga diode ng Zener ay may kasaysayan na ginamit para sa regulasyon ng boltahe.Nagbigay sila ng matatag na sanggunian ng boltahe at pag -clipping ng alon, pagpapanatili ng isang palaging boltahe sa buong malawak na hanay ng mga alon, na mahalaga para sa regulasyon ng kuryente.
Larawan 12: Mga Diode ng Audio
Ang mga audio diode ay naayon para sa mga aplikasyon ng audio kung saan ang mababang ingay at mataas na katapatan ay pabago -bago.Ginamit sa mga audio amplifier, pagproseso ng signal, at pag-broadcast, ang mga diode na ito ay nagpapaliit ng pagbaluktot at ingay, pagpapahusay ng kalidad ng tunog sa mga sistema ng mataas na katapatan.
Ang mga vacuum tube diode ay angkop na mga sangkap sa maraming larangan, na kilala sa kanilang tibay at pambihirang pagganap sa mapaghamong mga kapaligiran.Ang kanilang kakayahang hawakan ang mataas na boltahe, at mataas na alon, at pigilan ang panghihimasok sa electromagnetic ay ginagawang kinakailangan sa kanila sa iba't ibang mga aplikasyon.
Mga aplikasyon ng mga vacuum tube diode |
|
Mga sistema ng radyo at komunikasyon |
Kasaysayan, ang mga vacuum tube diode ay susi
Sa pagbuo ng teknolohiya sa radyo, lalo na sa pag -demodulate ng mga signal ng AM
Upang mai -convert ang mga ito sa mga naririnig na tunog.Ngayon, nananatili silang may kaugnayan sa tiyak
Ang mga aplikasyon ng high-frequency na radyo, lalo na kung saan ang mga aparato ng solid-state
maaaring mabigo sa ilalim ng matinding mga kondisyon tulad ng mataas na lakas o temperatura. |
Pag -convert ng Power at Supply |
Sa mga yunit ng supply ng kuryente, ang mga diode ng vacuum tube
Tulungan ang pag -convert ng AC sa DC, isang proseso na pabago -bago para sa lahat mula sa sambahayan
elektronika sa pang -industriya na makinarya.Ang kanilang kakayahang hawakan ang mataas na boltahe
Ginagawa ang mga ito lalo na ang angkop para sa powering tube-based audio amplifier,
tinitiyak ang makinis at matatag na pagganap. |
Kagamitan sa medisina |
Ang mga vacuum tube diode ay mapanganib sa kapangyarihan
Mga Kagamitan ng mga aparatong medikal, tulad ng X-ray machine.Ang kanilang kakayahang pamahalaan
Ang mga mataas na boltahe ay kapaki-pakinabang para sa paggawa ng mga medikal na grade x-ray, at ang kanilang
Ang pagiging maaasahan sa ilalim ng patuloy na paggamit ay nagsisiguro sa kaligtasan at pagiging epektibo ng
Diagnostic imaging. |
Microwave at Radar Systems |
Sa mga sistema ng microwave at radar
teknolohiya, vacuum tube diode excel dahil sa kanilang kakayahang hawakan ang mataas
Kadalasan at mga antas ng kapangyarihan, na ginagawang perpekto para magamit sa aviation, maritime
nabigasyon, at iba pang mga kapaligiran na may mataas na enerhiya. |
Mga aplikasyon ng militar at aerospace |
Ang nababanat ng mga vacuum tube diode
laban sa electromagnetic pulses (EMP) ay ginagawang perpekto para sa militar at
Mga aplikasyon ng aerospace.Gumagawa sila ng maaasahan sa mga kapaligiran na may matindi
Mga patlang na electromagnetic, kung saan maaaring mabigo ang mga aparato ng solid-state, tinitiyak ang
tagumpay ng mga seryosong operasyon. |
Mga nababagong sistema ng enerhiya |
Ang mga vacuum tube diode ay nakakahanap din ng mga aplikasyon
sa mga nababagong sistema ng enerhiya, lalo na sa solar power.Ginagamit sila sa
Mga linya ng paghahatid ng high-boltahe na DC na konektado sa mga kolektor ng solar,
nag -aambag sa mahusay at matatag na paglipat ng kuryente mula sa mga solar panel hanggang sa
grid o mga sistema ng imbakan. |
Audio amplification |
Sa high-end audio amplification, vacuum
Ang mga diode ng tubo ay pinahahalagahan para sa kanilang kakayahang makagawa ng mahusay na kalidad ng tunog
na may kaunting maharmonya na pagbaluktot.Ang mga ito ay isang staple sa propesyonal na audio
mga studio at mga sistema ng bahay na unahin ang mga katangian ng tunog ng analog. |
Ang mga vacuum tube diode, tulad ng detalyado sa paggalugad na ito, ay hindi lamang para sa kanilang kahalagahan sa kasaysayan kundi pati na rin para sa kanilang matatag na pagganap sa mga modernong high-demand na aplikasyon.Ang talakayan ay sumasaklaw sa iba't ibang uri ng mga balbula ng diode, ang bawat isa ay naaayon para sa mga tiyak na tungkulin, tulad ng pagwawasto, pagproseso ng signal, at mga operasyon na may mataas na dalas.Ang kakayahang umangkop na ito ay binibigyang diin ang kakayahan ng diode na umangkop sa umuusbong na mga pangangailangan sa teknolohikal habang pinapanatili ang pagiging maaasahan sa mga kapaligiran kung saan maaaring magalit ang mga modernong semiconductor.Habang sinusubaybayan namin ang pag -unlad mula sa mga pangunahing rectifier hanggang sa sopistikadong mga detektor ng signal at ginalugad ang mga teoretikal na modelo na hinuhulaan ang pag -uugali ng diode, naging maliwanag na ang pag -unawa sa mga aparatong ito ay ginagamit para sa pag -optimize ng mga elektronikong disenyo.
Sa kalaunan, ang pagiging matatag at kakayahang umangkop ng mga vacuum tube diode ay nagpapaganda ng isang malawak na hanay ng mga system, mula sa vintage audio kagamitan hanggang sa pagputol ng teknolohiyang militar, na nagpapakita ng kanilang kinakailangang papel sa pagsulong ng electronic engineering.Ang artikulong ito ay muling nagpapatunay na sa kabila ng paglaganap ng teknolohiyang semiconductor, ang mga prinsipyo ng pundasyon at aplikasyon ng mga diode ng vacuum tube ay nananatiling pangunahing sa patuloy na ebolusyon ng mga elektronikong sistema.
Ang isang vacuum tube, na kilala rin bilang isang thermionic valve, ay isang elektronikong aparato na binubuo ng selyadong baso o metal enclosure kung saan tinanggal ang hangin upang lumikha ng isang vacuum.Sa loob, may mga electrodes para sa pagkontrol ng daloy ng elektron.Ang mga tubo na ito ay malawak na ginamit sa mga unang electronics, tulad ng mga radio, telebisyon, at mga naunang computer, upang palakasin ang mga signal at lumipat ng mga alon.
Ang mga vacuum tubes ay nagpapatakbo sa pamamagitan ng pagkontrol sa daloy ng mga electron sa isang mababang presyon na kapaligiran.Kapag ang isang filament sa loob ng tubo ay pinainit ng isang electric kasalukuyang, naglalabas ito ng mga electron sa isang proseso na tinatawag na thermionic emission.Ang mga electron na ito ay naaakit sa isang positibong sisingilin na plato sa loob ng tubo.Sa pamamagitan ng pagkontrol sa boltahe sa isang karagdagang elektrod na tinatawag na grid, na nakaupo sa pagitan ng filament (katod) at ang plate (anode), ang daloy ng mga electron ay maaaring regulahin, na nagpapahintulot sa tubo na palakasin o baguhin ang mga signal.
Ang operasyon ng isang balbula ng vacuum ay nagsasangkot ng tatlong pangunahing sangkap: ang katod, anode, at grid.Kapag pinainit ang katod, naglalabas ito ng mga electron.Kinokontrol ng grid ang bilang ng mga electron na umaabot sa anode, na nangongolekta sa kanila.Sa pamamagitan ng pag -aayos ng boltahe ng grid, ang kasalukuyang dumadaloy sa tubo ay kinokontrol, pinadali ang mga pag -andar tulad ng pagpapalakas.
Amplification: Ang mga vacuum tubes ay maaaring dagdagan ang malawak ng mga de -koryenteng signal, na ginagawang kapaki -pakinabang ang mga ito sa teknolohiya ng audio at radyo.
Paglipat: Maaari silang mabilis na lumipat at naka -off ang mga alon, na ginagawang kapaki -pakinabang sa mga maagang digital na computer.
Ang terminong ito ay maaaring sumangguni sa iba't ibang mga tiyak na pamamaraan sa loob ng iba't ibang mga konteksto, ngunit sa pangkalahatan, nauugnay ito sa paggamit ng mga vacuum tubes upang makamit ang pagpapalakas o paglipat.Sa mga praktikal na termino, nagsasangkot ito ng pag -set up ng mga circuit na may mga vacuum tubes, kung saan ang tukoy na pag -aayos ng mga cathode, anod, at grids ay nagbibigay -daan para sa kontrol sa daloy ng elektron, sa gayon ay nakakaimpluwensya sa de -koryenteng output bilang tugon sa mga signal ng pag -input.