Trubičková dioda
Trubka dioda nebo vakuové diody (starší název, John Ambrose Fleming : kenotron ) je obecně elektron trubka se dvěma elektrodami . V užším smyslu se jako trubicové diody označují pouze evakuované trubice s vyhřívanou katodou. Rentgenová trubice a magnetron jsou v zásadě diody také trubek.
Historický
V roce 1873 Frederick Guthrie zjistil, že kladně nabitý elektroskop se vybije, pokud do jeho blízkosti přivedete uzemněný zářící kus kovu. Pokud je elektroskop záporně nabitý, nic se neděje, což znamená, že elektrický proud může proudit pouze jedním směrem. Thomas Edison znovu objevil tento jev v roce 1880 během experimentů se žárovkami a nechal si efekt patentovat v roce 1884, aniž by znal možnou aplikaci. Od té doby se tomu říká Edison-Richardsonův efekt .
Asi o dvacet let později si John Ambrose Fleming , který byl nejprve zaměstnancem společnosti Edison a později vědeckým poradcem společnosti Marconi Wireless Telegraph Company , uvědomil , že Edisonův efekt lze použít k detekci slabých rádiových signálů. První použitelnou aplikaci, „Flemingův ventil“, patentoval v roce 1904.
Pracovní princip
Elektrony vynoří z katody v důsledku emise pole , foto emise , nebo (v případě, že katoda je vyhřívaný) tepelné emise a mohou být zachyceny pomocí anody . Tento elektrický proud je obzvláště vysoký, když je anoda kladným napětím vzhledem ke katodě . Pokud je anodové napětí dostatečně vysoké, všechny elektrony vystupující na katodě jsou přitahovány k anodě a tam generují nejvyšší možný proud za převládajících provozních podmínek, saturační proud . Když je anodové napětí nižší, mnoho elektronů se shromažďuje v blízkosti katody a tvoří odpudivý negativní prostorový náboj , který brání úniku dalších elektronů do takové míry, že jsou nahrazeny pouze elektrony proudící k anodě ( anodový proud s omezeným prostorovým nábojem ).
Pokud je napětí na anodě záporné, proud klesá, protože pouze elektrony mohou s dostatečnou energií překonat potenciální bariéru, která vyšla z katody. U horkých katod klesá proud anody na nulu při zpětném napětí pouhých několika voltů, a to i při teplotách kolem 2 000 ° C. Proto má elektronka s horkou katodou účinek usměrňovače (viz dioda ).
I při anodovém napětí 0 V protéká malý proud v důsledku koncentračního gradientu elektronů emitovaných tepelně nebo vnějším fotoefektem. Fotobuňky - které jsou v zásadě také trubicovými diodami - lze proto použít k měření světla, podobně jako fotodiody na bázi polovodičů , a to i bez pomocného zdroje napětí. U termionického generátoru se tento efekt používá k výrobě elektrické energie z tepelné energie zářící katody.
Použijte jako usměrňovač
Trubičkové diody s horkou katodou se dříve používaly mimo jiné v zařízeních s trubicemi, jako např B. takzvaný lidový přijímač s trubicí VY2, používaný jako usměrňovací a demodulátorové diody , ale později nahrazený selenem a nakonec křemíkovými diodami s výrazně nižšími ztrátami.
U trubicových usměrňovačů nesmí být překročena maximální velikost nabíjecího kondenzátoru a nesmí být snížen minimální sériový odpor (např. Odpor vinutí transformátoru), protože jinak by se životnost katodového povlaku snížila nad obvyklé opotřebení v důsledku vysokých proudových špiček.
Designy
Vakuové trubky
WI1 5/20 (
usměrnění vysokého napětí) PY88 (zesilovací dioda z TV )
EY51 (generování vysokého napětí v SW-TV)
300… 500 V zpětné napětí, max. Anodový proud 0,2 A Katodové proužky jsou umístěny
ve dvou šedo-modrých plechových pouzdrech ze železa P2 (anody) ve tvaru W
V praxi se rozlišuje mezi jednoduchou a duální diodou. Tyto dvě skupiny jsou zase rozděleny na nízkoenergetické diody pro účely demodulátoru a výkonové diody pro usměrnění napájecího napětí.
| skupina | Kódový dopis | aplikace |
|---|---|---|
| Jedna dioda | A. | Demodulátorové účely |
| Duo dioda | B. | Demodulátorové účely |
| Jedna dioda | Y | Půlvlnný usměrňovač |
| Duo dioda | Z | Plnovlnný usměrňovač |
Diody pro demodulátorové účely se často kombinují s triodou zesilovače v jedné žárovce, například v EAF42, EBC91 nebo EBF89.
Jedna dioda
Jednotlivé diody (kódové písmeno A nebo Y) obsahují pouze jednu katodu a jednu anodu. Byl jsi z. B. používá se pro jednosměrné usměrňování, jako pomocná dioda a pro generování vysokého napětí na horizontálních fázích vychylování trubkových televizorů nebo pro demodulaci amplitudy.
Byly vyvinuty speciální typy usměrňovacích trubek pro vysokonapěťovou usměrnění (6 až několik 100 kV): aby se zabránilo emisi pole , mají zaoblené okraje anody a větší vzdálenost mezi anodou a katodou. Pro nepřímé vytápění potřebujete také izolovaný zdroj topného napětí; jedno z připojení topné spirály je připojeno ke katodě.
Dalším zastaralým názvem vysokonapěťových usměrňovacích trubek je žhavicí ventil .
Běžné jednotlivé diody s miniaturními základnami byly EY80 a EY82, stejně jako vysokonapěťová usměrňovací dioda DY86.
Dvojitá dioda (duodioda)
Dvojité diody (kódové písmeno B nebo Z) jsou trubice se dvěma anodami a společnou katodou. Byly s nezávislou generací v přijímačích pro použité amplitudové demodulační řídicí napětí i v relačních usměrňovačích pro FM - demodulaci .
K usměrnění se používá transformátor se středovým odbočkem sekundárního vinutí, takže je možná obousměrná usměrnění. Protifázové konce vinutí anodového napětí transformátoru jsou připojeny k anodě. Kladný pól usměrněného napětí je vytvořen na katodě, střední odbočka vinutí transformátoru tvoří záporný pól. Pokud je katoda zahřívána přímo, musí být na transformátoru k dispozici samostatné izolované topné vinutí pro topné napětí.
Příkladem obousměrných trubek usměrňovače jsou kromě zobrazených AZ12 (přímo ohřívaných) typy EZ80 a EZ81 (obě jsou ohřívány nepřímo, takže na transformátoru není nutná žádná samostatná topná spirála).
EAA91 (ekvivalentní typy EB91, 6AL5, 6H2P, D2M9, D77, 6D2, 6B32, CV283, 6X2П a E91AA) mají dvě nezávislé jednotlivé diody v jedné baňce - katody jsou elektricky oddělené. Totéž platí pro EYY13.
Trubky usměrňovače naplněné plynem
Rtuťové katodové usměrňovače
Usměrňovače par rtuti jsou trubice naplněné rtutí a ušlechtilým plynem s nevyhřátou katodou rtuťového jezírka. Nejsou tedy součástí trubicových diod v užším smyslu. Byly použity pro usměrňovací systémy s vyšším výkonem namísto trubicových diod, protože jsou účinnější - mají nižší pokles napětí v dopředném směru , což se mimo jiné projevuje i v nižších výkyvech výstupního napětí při různých zátěžích.
Plynový usměrňovač s horkou katodou
Plynové žhavicí ventily obsahují rtuťové páry a stejně jako vakuové ventily mají vyhřívanou katodu, která emituje elektrony. Elektrony zase ionizují atomy rtuti, které svým kladným nábojem ruší negativní prostorový náboj kolem katody. To má za následek zvýšení výkonu a efektivity: dopředné napětí je několik desítek voltů i při vyšším proudu kvůli výboji elektrického oblouku, který se okamžitě zapálí elektrony, a reverzní napětí zůstává téměř nedotčené - pohybuje se kolem 30 kV s mezerou mezi elektrodami 10 mm. Typickými aplikacemi jsou usměrňovače trubicových vysílačů. Tyto diody lze ovládat další elektrodou (viz thyratron ).
Druh kaskády vyrobený z trubkových pomocných elektrod umožňuje zvýšit zpětné napětí na několik 100 kV.
U typů AX1 a AX50 byly také vytvořeny malé dvojité diody, které měly kombinovat výhody rtuťového usměrňovače s snadnou manipulací s vakuovými diodami. Kvůli vysokofrekvenčnímu rušení způsobenému výbojem plynu se tyto elektronky používaly pouze k napájení výkonných zvukových zesilovačů.
Individuální důkazy
- ^ Cesta k tranzistoru . Jmargolin.com. Citováno 22. září 2008.
- ↑ a b A. Bouwers: Elektrické mimořádně vysoké napětí ; Springer-Verlag nové vydání / dotisk 2013; 333 stránek; Stránka 222ff