Vakuumröhrendiode-Vakuumröhrendioden mit Metallhülle
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In jüngster Zeit haben wir viele technologische Fortschritte im Bereich der elektrischen Geräte gesehen. Heutzutage können wir eine Reihe von Transistoren finden, die Logikgatter erzeugen und Berechnungen ermöglichen.
Aber Computer gab es schon vor der Erfindung von Transistoren und Gleichstrom. Obwohl diese früheste Form eines Computers so massiv war, nahm sie im 20. Jahrhundert ganze Räume ein und Tausende von Pfund.
Die Vakuumröhrendiode spielte die Rolle der Transistoren in diesen gigantischen Computern. Obwohl Transistoren die Welt der modernen elektronischen Geräte betreiben, hat die Vakuumdiode immer noch ihren Nutzen.
In diesem Artikel zeigen wir ihnen alles über eine Vakuumröhrendiode, wie sie funktioniert, ihre Arten und Anwendungen für Ihre Leiterplatte und ihre Eigenschaften.
Fangen wir an!
Vakuumröhre
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Vakuumröhrendiode-Was ist eine Vakuumröhrendiode?
Vor der Transistoren-Ära von Sir John schuf Ambrose Fleming 1904 das, was wir als Vakuumröhre kennen. Sir Lee De Forest (aus dem 17. Jahrhundert) ist ein weiterer Name, mit dem man rechnen muss, insbesondere in Bezug auf Radios und Filamente im Zusammenhang mit Vakuumröhrendioden.
Die Vakuumröhre ist ein Gerät, das den Fluss einzelner Elektronen von einem elektrischen Strom in eine Richtung (Anode zu Kathode) blockiert, während der Fluss des elektrischen Stroms in eine andere Richtung (Kathode zu Anode) ermöglicht wird.
Jetzt ist die Vakuumdiode die einfachste Form der Vakuumröhre, die freie Elektronen erzeugt und steuert. Zusätzlich hat die Vakuumdiode zwei Elektroden, die wir als Kathode und Anode kennen. Die Anode arbeitet als Elektronensammler, während die Kathode als Elektronenemitter dient. Es funktioniert auch als 1,4-Volt-Filament mit einem Einwegventil, das sowohl beheizte als auch schlanke Filamente unterstützt.
Außerdem kann die Kathode während ihrer elektrostatischen Feldentladung eine positive Elektrode oder eine negative Elektrode sein. Mit anderen Worten, es hat große Feldemissionseigenschaften.
Anoden sind hohle metallische Zylinder aus Nickel oder Eisen. In Situationen mit hoher Leistung finden Sie jedoch Anoden mit Molybdän, Graphit oder Tantal, da Ereignisse mit hoher Leistung Nickel- oder Eisenanoden beschädigen können. Außerdem sind Anoden größer als Kathoden, um Wärme ohne hohen Temperaturanstieg abzuleiten. Sie können also eine Anode nicht als eine mit einem schwachen Strom betrachten.
Auf der anderen Seite bestehen Kathoden aus einem einfachen Wolframfilament oder thoriertem Wolfram. Auch Kathoden mit Feldlinien können Bariumoxid- oder Strontiumoxid-beschichtete Nickelröhren sein. Außerdem zeigen oxidbeschichtete Kathoden eine bessere Emissionseffizienz.
Vakuumröhrendiode-Funktionsweise von Vakuumröhrendioden
Wenn man sich ansieht, wie eine Vakuumdiode funktioniert, ist es wichtig zu wissen, wie effektiv Elektronen von einer Oberfläche entweichen.
Die Anzahl der Elektronenströme, die ein erhitztes Material pro Flächeneinheit aussenden kann, bezieht sich auf ein konstantes ‚b‘ und eine absolute Temperatur. Die Konstante ‚b‘ gibt an, was ein Primärelektron tut, um der Oberfläche zu entkommen.
Daraus können wir eine Gleichung für den Strom ableiten, der die äußere Oberfläche verlässt:
I = AT²ε (–b/T)
Die Gleichung für den Strom, der die äußere Oberfläche verlässt
Wo:
I – Strom gemessen in Ampere
A – konstante für die Art des emittierenden Materials
T – die Temperatur in Grad absolut
b – Arbeit, die erforderlich ist, damit das Elektron die äußere Oberfläche verlässt
Die Erfindungen von Walter H. Schottky und Thomas Edison unterstützen auch die obige Gleichung.
Hochvakuum-Röhrendioden
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Vakuum-thermionische Röhrendioden funktionieren größtenteils wie moderne Röhren. Aber mit einer größeren Größe. Außerdem verfügt es über einen Vakuumbehälter mit einer Anode und einer Kathode, die über eine Spannungssäuerung verbunden sind.
Anoden- und Kathodenspannung
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Die Anode (positive Klemme) befasst sich mit positiver Spannung. Es funktioniert also nach dem thermionischen Emissionsprinzip. Zusätzlich erwärmt das Filament die Kathode (Minuspol) und ermöglicht die Emission von Elektronen. Diese emittierten Elektronen werden dann von der Anode angezogen. Wenn die positive Spannung, die die Anode empfängt, jedoch nicht ausreicht, zieht sie die Elektronen nicht von der Kathode an.
Elektrisches Filament
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Aus diesem Grund sammelt sich eine unsichtbare Elektronenwolke im Raum zwischen Anode und Kathode an und erzeugt eine Raumladung. Die Raumladung stößt andere Elektronen ab, die die Kathode verlassen. Daher wird die Elektronenemission und der Stromfluss durch den Stromkreis gestoppt.
Wenn jedoch die zwischen Anode und Kathode angelegte Stromversorgungsspannung hoch genug ist, wird der Raumladungseffekt langsam neutralisiert. Auf diese Weise wird der Elektronenfluss zur Anode frei. Daher können sich Elektronen über das Vakuum innerhalb der Glashülle der Vakuumhülle bewegen. Aus diesem Grund blockiert nichts die Emission von Elektronen und ermöglicht so den freien Stromfluss von der Anode zur Kathode.
Plus, wenn die angelegte Spannung an der Anode zunimmt, steigt auch der Strom. Schließlich verschwindet die Raumladung vollständig und die Anode erreicht die maximale Emission von der Kathode.
Anmerkung:
Die einzige Möglichkeit, die Elektronenemission der Kathode zu erhöhen, besteht darin, die Temperatur der Kathode zu erhöhen. Es erhöht auch die Energie der Elektronen, so dass mehr Elektronen die Kathode verlassen können.
Obwohl alle Bereiche der Vakuumdiode eine Raumladung aufweisen, ist dies im Kathodenbereich sehr wichtig. Warum? Weil es kritische Elemente bestimmt – einschließlich der maximalen Emission.
Im Gegensatz dazu, wenn die Anode mit negativer Spannung zu tun hat, wird es keinen Elektronenfluss geben – weil es nicht heiß sein wird. Darüber hinaus bewegen sich die Elektronen, die die beheizte Kathodenstrahlröhre verlassen, nicht zur Anode. Dieser Prozess akkumuliert eine starke Raumladung zwischen der Anode und der Kathodenstrahlröhre. Durch die starke Abstoßung der Raumladung wandern alle Elektronen zurück zur Kathode. Daher fließt kein Strom durch den Stromkreis.
Eigenschaften von Vakuumdioden
Hier sind einige der Eigenschaften von Vakuumröhrendioden.
Vakuumröhrendiode-Diode als Gleichrichter
Wenn Sie einen Wechselstrom an Ihre Anode anlegen, bleibt ihre Polarität während eines positiven Halbzyklus positiv. So können Elektronen zur Anode fließen. Darüber hinaus bleibt die Platte während eines negativen Halbzyklus negativ, was den Anodenstrom beendet.
Es zeigt also, dass Vakuumröhrendioden den Anodenstrom nur in eine Richtung fließen lassen und einen gleichgerichteten Ausgangsstrom erzeugen. Und das funktioniert besser mit einer thermionischen Diode oder Halbleiterdiode mit Heizspannung oder Verpolungsspannungen.
Diodengleichrichter
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Vakuumröhrendiode-Zwei Arten von Kathoden
Die Vakuumröhrendiode kann zwei Arten von Kathoden verwenden:
Direkt beheizte Kathode
Hier dient die Kathode auch als Filament. Man kann es also die Kathode vom Filamenttyp nennen.
Indirekte Heizkathode
Hier hat die Kathode eine dünne Metallhülse, die mit Oxiden beschichtet ist. Die Hülsen dienen als Kathode, und es gibt einen elektrisch getrennten Wolframdraht, der von der Hülse getrennt ist.
Raumladung
Die Raumladung ist eine wichtige Eigenschaft der Vakuumröhrendiode. Eine positive Ladung erscheint auf der Kathode, wenn sie Elektronen emittiert. Es ermöglicht der Kathode, die Elektronen anzuziehen und eine Raumladung in der Vakuumröhrenhülle zu erzeugen.
Kathodenmaterialien
Hier sind zwei gängige Kathodenmaterialien:
Wolfram
Wolfram besteht aus einem reinen Metall und hat eine Arbeitsfunktion von 4,54 eV. Sie können dieses Material sicher bei 2500K®betreiben und in einer Hochleistungsröhre, thermionischen Vakuumröhren oder Wanderwellenröhren verwenden.
Wolframstab
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Thoriated-Wolfram
Dieses Material funktioniert in direkt beheizten Kathoden. Es unterstützt Elektronen bei niedrigen Temperaturen (etwa 700®° C bis 750®° C). Sie können dieses Material mit hohem Wirkungsgrad und geringer Heizleistung betreiben.
Arten von Vakuumröhrendioden
Der Vakuumdiodenröhrentyp hat sechs Klassifizierungen, darunter:
Vakuumdioden für den Frequenzbereich (Funksender, Mikrowelle, Audio)
Mikrowelle
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Vakuumdioden für Nennleistung (Audioleistung, Kleinsignal) mit gleichmäßigem Feld
Kathoden-/Filament-Vakuumdioden
Spezielle Funktionen Vakuumdioden (Lichtdetektoren)
Anwendung Vakuumdioden (Senderöhren oder Empfangsröhren)
Vakuumdioden für spezielle Parameter (rauscharme Audioverstärkung)
Anträge
Zu den Anwendungen für Vakuumröhrendioden gehören:
Atomuhren
Röntgenröhren
Funkgeräte
Grid Bias Batterie
Audiosysteme
Spannungsreglerröhren
Steuerelektrode
Triodenverstärker
Elektronischer Verstärker
Consumer-Anwendungen
Hochgeschwindigkeits-Rundschaltung
Klystron Rohre
Ionenantriebssysteme
Elektronikausrüstung
Batteriebetriebene Geräte
Professionelles Audio-Equipment
Funkverkehr
Sonnenkollektoren
Mikrowellensysteme
Militärische Systeme mit (Hochspannungs-)Versorgung
Mobiltelefon-, Bluetooth- und Wi-Fi-Mikrowellenkomponenten
Mobilfunk Satelliten
Teilchenbeschleuniger
Photomultiplier-Röhren
Stroboskop-Leuchten
Halbleiter Vakuum Elektronische Systeme
Vakuum-Elektronengeräte
Vakuum-Panel-Displays
Abschließende Worte
Obwohl die Welt jetzt von Transistoren angetrieben wird, hat die Vakuumdiode immer noch ihren Nutzen. Die vielleicht herausragendste moderne Verwendung der Vakuumdiode ist in der Musikgemeinschaft. Die meisten Audiophilen bevorzugen die Klangqualität von elektronischen Vakuumröhrenverstärkern gegenüber Halbleiterverstärkern.
Vakuumröhren mit einer Umhüllung
Eine weitere bemerkenswerte Anwendung sind Hochleistungs-HF-Sender. Vakuumröhrendioden erzeugen mehr Leistung als Halbleiter-Pendants. So finden Sie Vakuumröhren in MRT-Scannern, Teilchenbeschleunigern und sogar Mikrowellenherden. Damit ist dieser Artikel abgeschlossen. Wenn Sie Fragen haben, zögern Sie nicht uns zu kontaktieren. Wir helfen Ihnen gerne weiter.
