vacuum tube چیست؟
در
الکترونیک، هر یک از عبارات وکیوم تیوب (لامپ خلاء)، الکترون تیوب
(آمریکای شمالی)، ترمیونیک والو و یا والو به تنهایی (به خصوص در بریتانیا)
دستگاهی است که برای تقویت، سوییچینگ، اصلاح یا ایجاد یک سیگنال الکتریکی
با کنترل حرکت الکترونها درفضایی با فشار پایین بکار می رود. بعضی از
نمونه های خاص وکیوم تیوبها با گازهای فشار پایین پر می شوند که آنها را
والو (تیوب) نرم می نامند که از نوع سخت آن که فشار داخلی آن تا حد امکان
کاهش یافته است متفاوت هستند. تقریبا تمامی آنها به انتشار حرارتی
الکترونها (ترمیونیک) وابسته هستند.
وکیوم تیوبها نقش حیاتی را در گسترش الکترونیک دارا بودند که توسعه و تجارتی شدن امواج رادیویی، تلویزیون، رادارها، بازتولید صدا، شبکه های گسترده تلفن، کامپیوترهای آنالوگ و دیجیتال و کنترل صنعتی فرآیند را منجر شدند. برخی از این کاربردها قبل از الکترونیک وجود داشتند اما وکیوم تیوب آنها را گسترش داد و عملی ساخت.
در اکثر موارد ذکر شده در بالا، وکیوم تیوبها با دستگاههایی جامد مانند ترانزیستورها و دیودها جایگزین شده اند که دارای طول عمر بیشتر، ابعاد کمتر، کارآیی بالاتر، قابلیت اطمینان بیشتر و قیمت ارزانتر نسبت وکیوم تیوبها می باشند. اما هنوز این تیوبها در موارد خاصی مورد استفاده قرار می گیرند. بنا به دلایل مهندسی، در فرستنده های فرکانس رادیویی high- power و یا به دلیل زیبایی آنها در تقویت کننده های صدا. تیوبهای اشعه کاتد همچنان در دستگاههای تصویری از قبیل تلویزیونها، مانیتورها و اسیلسکوپها مورد استفاده قرار می گیرند اگر چه در حال جایگزینی با LCD ها و دیگر صفحات نمایشی فِلَت می باشند. نمونه ای خاص از الکترون تیوب، magnetron ، منبع انرژی مایکرو ویو و برخی سیستمهای رادار می باشد.
ساختمان وکیوم تیوب
وکیوم تیوب از تعدادی الکترود در یک وکیوم (خلاء) در پوششی عایق و مقاوم در برابر حرارت (عموما لوله ای شکل ) تشکیل یافته است. بسیاری از تیوبها دارای پوشش شیشه ای و برخی دیگر چون تیوبهای پاور ممکن است دارای پوششهای سرامیک یا فلزی باشند. الکترودها به لیدهایی متصل می شوند که از داخل محفظه خلاء عبور می کنند. در اکثر تیوبها، لیدها به گونه ای طراحی شده اند که به یک سوکت متصل می شوند تا تعویض آنها ساده تر انجام شود.
ساده ترین وکیوم تیوبها به لامپهای نئون شباهت دارند که دارای فیلامنتهایی (سیمهایی نازک که در پاسخ به جریان الکتریکی گرم شده و نور متصاعد می کنند) در محفظه ای شیشه ای و خالی از هوا می باشند. این فیلامنتها در اثر گرما الکترونهایی را در وکیوم منتشر می کنند، فرآیندی که انتشار ترمیونیک نام دارد. این توده منفی الکترونها شارژ محیطی نامیده می شود. چنانچه پلیت (آند) در مقایسه با فیلامنت (کاتد) با بار مثبت شارژ شده باشد این الکترونها به سمت پلیت فلزی (آند) در داخل محفظه هدایت می شوند. نتیجه حاصل جریانی از الکترونها از فیلامنت به سمت پلیت (آند) می باشد. این جریان نمی تواند معکوس باشد چرا که پلیت داغ نشده و الکترونی انتشار نمی دهد. این نمونه ساده شرح داده شده می تواند در عملکرد یک دیود مشاهده شود: دستگاهی که جریان را تنها در یک جهت انتقال می دهد. دیود وکیوم تیوب، جریان قراردادی را از پلیت (آند) به فیلامنت (کاتد) هدایت می کند که در خلاف جهت مسیر الکترونها می باشد.
وکیوم تیوبها به اختلاف دمای بالا بین کاتد داغ و آند سرد نیاز دارند. از اینرو، وکیوم تیوبها از نظر توان ذاتا کم بازده می باشند که تیوب را در یک محفظه نگهدارنده دما نگاه داشته و این امکان را به تیوب می دهد که دمایی یکسان را جذب نماید که به انتشار الکترونها از آند که جریان تک مسیر را هدایت می کنند منجر می شود. از آنجا که تیوب نیازمند خلاء برای عملکرد خود می باشد انتقال حرارتی سرمای آند معمولا غیر ممکن می باشد. در عوض، خنک شدن آند اساسا از طریق تششع black-body( شیئی که تمامی طول موجهای پرتوهای الکترومغناطیس را جذب نموده و کاراترین ساتع کننده امواج می باشد.) و هدایت گرما به لایه بیرونی محفظه شیشه ای و از طریق فریم نگهدارنده آند صورت می گیرد. تیوبهای آند سرد همچنان وجود دارند اما اساسا در سیستمهای روشنایی به کار می رود که در آنها تنظیم پاور یک سویه هدف اصلی عملکرد تیوب نمی باشد.
