Back to the topics list

vakuum naychalari

Vakuum quvurlari: ularning printsiplari va qo'llanilishini tushunish

Vakuum naychalari, bir vaqtlar texnologiyaning birinchi pog'onasida bo'lib, erta elektronika, jumladan, radio, televizor va kompyuter asrining boshlanishida muhim rol o'ynagan. Vakuum naychalari tamoyillarini tushunish nafaqat tarixiy texnologiyani ko'rish imkonini beradi, balki zamonaviy elektronika va fizika asoslarini, xususan, vakuum va elektron oqimi tushunchasini ham yoritadi.

Vakuum quvurlari asoslari

Vakuum trubkasi, shuningdek, termion klapan sifatida ham tanilgan, elektr potentsial farqi qo'llaniladigan elektrodlar orasidagi yuqori vakuumda elektr toki oqimini boshqaradigan qurilma. Vakuum naychasining eng oddiy shakli ikkita elektroddan iborat: katod va anod (yoki plastinka), evakuatsiya qilingan shisha yoki metall korpusga o'ralgan.

Katod: Katod isitiladigan elektroddir. Yuqori haroratgacha qizdirilganda, u termion emissiya deb nomlanuvchi jarayon orqali elektronlarni chiqaradi. Buning sababi shundaki, katodni isitish elektronlarni ish funktsiyasini engish uchun etarli energiya bilan ta'minlaydi, bu elektronni metall yuzasidan olib tashlash uchun zarur bo'lgan minimal energiya miqdori.

Ish funksiyasi ( \( \phi \) ) quyidagicha ifodalanishi mumkin: \( \phi = h \nu_0 \) bu erda \(h\) Plank doimiysi va \(\nu_0\) elektronni chiqarish chastotasi.

Anod (Plastinka): Anod - bu katod tomonidan chiqarilgan elektronlarni o'ziga tortadigan musbat zaryadlangan elektrod. Anod va katod o'rtasida elektr potentsial farqi qo'llanilganda, elektronlar vakuum orqali katoddan anodga oqib o'tadi va shu bilan oqimning quvur orqali o'tishiga imkon beradi.

Vakuum: Korpusda havo yoki biron bir moddaning yo'qligi elektronlarning havo molekulalari bilan to'qnashmasdan katoddan anodga o'tishini ta'minlaydi. Bu vakuum holati vakuum trubasiga o'z nomini beradi va uning ishlashi uchun juda muhimdir.

Vakuum quvurlari turlari

Asosiy vakuum trubkasi ikkita elektrodga ega bo'lsa-da, turli funktsiyalarni bajarish uchun yanada murakkab quvurlar ishlab chiqilgan:

• Triod: katod va anod o'rtasidagi panjara deb ataladigan uchinchi elektrodni qo'shadi. Grid elektronlar oqimini nazorat qiladi, bu triodga signallarni kuchaytirishga imkon beradi. Katoddan anodga o'tadigan oqim miqdori tarmoqqa qo'llaniladigan potentsial bilan boshqarilishi mumkin, bu triodni kuchaytirgichlarning muhim tarkibiy qismiga aylantiradi.
• Tetrod va Pentode: Ushbu quvurlar ishlashni yaxshilash, elektrodlar orasidagi kiruvchi shovqinlarni kamaytirish va naychaning signallarni kuchaytirish qobiliyatini yanada oshirish uchun qo'shimcha panjaralarni o'z ichiga oladi.
• Diyot: Vakuum trubasining eng oddiy turi, u faqat katod va anodni o'z ichiga oladi. O'zgaruvchan tokni (AC) to'g'ridan-to'g'ri oqimga (DC) aylantirish uchun rektifikator vazifasini bajaradi.

Vakuum naychalarining qo'llanilishi

Ko'pincha tranzistorlar kabi qattiq holatdagi qurilmalar bilan almashtirilganiga qaramay, vakuum quvurlari o'zlarining noyob xususiyatlari tufayli hali ham ma'lum sohalarda qo'llaniladi:

• Ovoz kuchaytirgichlari: Ba'zi yuqori aniqlikdagi audio uskunalar va musiqa asboblari, masalan, gitara kuchaytirgichlari, ba'zi ishqibozlar qattiq holatdagi kuchaytirgichlardan afzal ko'radigan issiq, kerakli ovoz sifatini ishlab chiqarish uchun vakuum naychalaridan foydalanadilar.
• Radio uzatgichlar: eshittirish va aloqa ilovalari uchun yuqori quvvatli radiochastota uzatgichlari uzatishdan oldin signalni kuchaytirish uchun vakuum naychalaridan foydalanishi mumkin.
• Ixtisoslashgan elektron qurilmalar: qattiq holatdagi qurilmalar ishonchli ishlamasligi mumkin bo'lgan yuqori chastotali yoki yuqori kuchlanishli muhitlar hali ham vakuum naychalaridan foydalanadi. Masalan, vakuum naychalari ba'zi tibbiy asbob-uskunalar, masalan, rentgen apparatlari va elektromagnit impulslarga (EMP) bardosh berishi kerak bo'lgan harbiy texnikada qo'llaniladi.

Triodli vakuum trubasining ishlash printsipi

Vakuum naychalarining ishlashini yaxshiroq tushunish uchun signalni kuchaytirish tushunchasini kiritadigan triodni ko'rib chiqamiz:

1. Katod qizdirilganda (to'g'ridan-to'g'ri yoki bilvosita) termion emissiya tufayli elektronlar chiqaradi.
2. Ushbu elektronlar musbat zaryadlangan anodga tortiladi, lekin ular orasiga joylashtirilgan panjaradan o'tishi kerak.
3. Tarmoqqa qo'llaniladigan elektr potentsiali elektronlar oqimini boshqaradi. To'rdagi manfiy zaryad elektronlarni qaytaradi, anodga oqim oqimini kamaytiradi, kamroq manfiy (yoki musbat) zaryad esa ko'proq elektronlar o'tishiga imkon beradi va oqim oqimini oshiradi.
4. Tarmoqqa kirish signalini modulyatsiya qilish orqali katod va anod o'rtasidagi chiqish oqimi trubaning daromad xususiyatiga qarab kuchaytiriladi.

Triodning signallarni kuchaytirish qobiliyati elektron aloqada inqilob qildi, bu esa aniqroq radioeshittirishlar, televizor va dastlabki kompyuterlarning rivojlanishiga imkon berdi.

Vakuum naychalari orqasidagi fizika

Vakuum naychalarining ishlashi fizikaning bir nechta asosiy tamoyillarini o'z ichiga oladi:

• Termiyonik emissiya: issiqlik energiyasi elektr energiyasiga aylanadigan asosiy ta'sir, qizdirilgan materialdan elektronni chiqarishning kvant mexanik hodisasini ko'rsatadi.
• Elektr maydonlari: Vakuum trubkasidagi elektr tokini boshqarish va modulyatsiya qilish quvur ichidagi elektr maydonlarini manipulyatsiya qilish orqali erishiladi, bu potentsial farq va elektr maydon kuchi tushunchalarini tasvirlaydi.
• Vakuumda o'tkazuvchanlik: Vakuum naychalari vakuum orqali elektr tokini o'tkazishga misol bo'lib, metallar yoki yarim o'tkazgichlardagi o'tkazuvchanlik mexanizmlariga qarama-qarshilikni taklif qiladi.

Xulosa

Vakuum naychalari o'tmishning qoldiqlari kabi ko'rinishi mumkin, ammo ularning ishlash tamoyillari elektronika sohasi uchun asos bo'lib, vakuumdagi elektronlarning xatti-harakatlari haqida ishonchli tushunchalarni taklif qiladi. Vakuum naychalarini tushunish orqali biz elektron qurilmalarning evolyutsiyasi va ularning ishlashini boshqaradigan asosiy fizikani chuqurroq tushunamiz. Garchi qattiq holat texnologiyasi ko'pgina ilovalarda vakuum naychalarini almashtirgan bo'lsa-da, vakuum naychalarining merosi va foydalanish joylari ularni qiziqarli o'rganish mavzusiga aylantirishda davom etmoqda.