Использование радиоламп

Двадцать первый век - это век нанотехнологий, которые начинают применяться во всех промышленных отраслях. Казалось бы разговор о применении радиоламп это уже история. Они потребляют большое количество энергии, у них небольшой срок службы, да и размеры их не соответствуют современным требованиям. Все эти «минусы» должны были вытеснить их из радиоэлектроники окончательно и навсегда. Но как оказалось даже по прошествии многих лет лампам удаётся найти своё применение в радиоэлектронике т. к. у них оказались и свои «плюсы». Усилители звуковой частоты на радиолампах передают звук естественнее, чем полупроводниковые усилители. Даже по сей день можно встретить среди звуковоспроизводящей техники высокого класса ламповые усилители. Также с их помощью можно собирать простые высковольтные генераторы, мощные трансформаторы Тесла. А конструирование радиоаппаратуры на электронных лампах довольно проще по сравнению с полупроводниками. Поэтому даже в наше время различных биполярных IGBT транзисторах микросхемах четвёртого поколения старые радиолампы находят свою нишу в радиоэлектронике. 

Строение электронной лампы 

Любая радиолампа представляет собой стальной, керамический, или стеклянный сосуд, внутри которого закреплены электроды. Воздух в сосуде сильно разряжен. Сильное разряжение воздуха внутри сосуда, обязательное условие для работы радиолампы. В каждой радиолампе есть катод отрицательный электрод, являющийся источником электронов в лампе, и анод положительный электрод. Катодом может быть вольфрамовая проволочка похожая на нить накала электролампочки, или металлический цилиндр, подогреваемый нитью накала, а анодом металлическая пластина или коробочка, имеющая форму цилиндра или параллелепипеда. Вольфрамовую нить, выполняющую роль катода, называют также нитью накала.

На схемах баллон лампы обозначают в виде окружности, катод — дужкой, вписанной в окружность, анод — короткой жирной чертой, расположенной над катодом, а их выводы — тонкими линиями, выходящими за пределы окружности. Радиолампы, содержащие эти два электрода - катод и анод, называют диодами. Также у многих радиоламп между анодом и катодом есть спираль из тонкой проволочки называемая сетками. Они окружают катод и не соприкасаясь, расположены на разных расстояниях от него. Такие лампы называются триодами. Число сеток в лампе может быть от одной до пяти. 

По общему числу электродов различают лампы трёхэлектродные, четырёхэлектродные, пятиэлектродные и т. д. Соответственно лампы называют триодами (с одной сеткой), тетродами (с двумя сетками), пентодами (с тремя сетками). На схемах сетки обозначают жирными пунктирными линиями, расположенными между катодом и анодом. Триоды, тетроды и пентоды — универсальные радиолампы. Их применяют для усиления переменных и постоянных токов и напряжений, в качестве детекторов и одновременно усилителей, для генерирования электрических колебаний разных частот и многих других целей. 

Принцип работы радиоэлектронных ламп 

Действие радиолампы основано на потоке электронов между катодом и анодом (движении электронов). «Поставщиком» электронов внутри лампы является катод, нагретый до температуры 800—2 000° С. При этом электроны покидают катод, образуя вокруг него электронное «облако». Это явление испускания, или излучения, катодом электронов называют термоэлектронной эмиссией. Чем сильнее раскален катод, тем больше электронов он испускает, тем «гуще» электронное «облако». Однако чтобы электроны могли вырываться из катода, надо не только нагреть его, но и освободить окружающее пространство от воздуха. Если этого не сделать, вылетающие электроны будут вязнуть в молекулах воздуха. Когда говорят, что «лампа потеряла эмиссию», это значит, что с поверхности ее катода свободные электроны по какой-то причине больше вылетать не могут. Лампа с потерянной эмиссией работать не будет. Если катод соединить с минусом источника питания, а на анод подать плюс, внутри диода возникнет ток (анод начнёт притягивать к себе электроны из облака ). Если же на анод подать минус, а на катод плюс, ток в цепи прекратится. Значит в двух электродной лампе диоде ток может идти только в одну сторону, т. е. диод обладает односторонней проводимостью тока. Работа триода, как и всякой электронной лампы, основана на существовании потока электронов между катодом и анодом. Сетка — третий электрод — имеет вид проволочной спирали. Она находится ближе к катоду, чем к аноду. Если на сетку подать небольшое отрицательное напряжение, она будет отталкивать часть электронов, летящих от катода к аноду, и сила анодного тока уменьшится. При большом отрицательном напряжении сетка становится непреодолимым барьером для электронов. Они задерживаются в пространстве между катодом и сеткой, несмотря на то, что к катоду приложен «минус», а к аноду — «плюс» источника питания. При положительном напряжении на сетке она будет усиливать анодный ток. Таким образом, подавая различное напряжение на сетку, можно управлять силой анодного тока лампы.