真空三極管

キッチンテーブルの上に冷水の入ったやかんがあります。何も異常なことは起こらず、平らな水面は近くで誰かの足音でわずかに震えるだけです。次に、鍋をコンロの上に置き、ただ置くだけでなく、最も強力な加熱をオンにします。すぐに水蒸気が水の表面から上昇し始め、その後沸騰が始まります。これは、水柱の内部でも蒸発が発生し、水はすでに沸騰しており、その激しい蒸発が観察されているためです。

ここで私たちが最も興味を持っているのは、水をわずかに加熱しただけで蒸気が発生したという実験段階です。しかし、水の入ったポットはそれと何の関係があるのでしょうか？そして、同様のことが電子管の陰極でも起こるという事実にもかかわらず、そのデバイスについては後で説明します。

真空管の陰極は 800 ～ 2000 °C に加熱されると電子を放出し始めます。これは熱電子放射の現れです。熱放射中、カソード金属 (通常はタングステン) 内の電子の熱運動は、電子の一部がエネルギー仕事関数を超えてカソード表面から物理的に離れるほど強力になります。

電子放出を改善するために、陰極は酸化バリウム、ストロンチウム、または酸化カルシウムでコーティングされます。また、熱電子放射プロセスを直接開始するために、毛髪または円柱の形をした陰極は、内蔵フィラメント (間接加熱) または陰極本体に直接流れる電流 (直接加熱) によって加熱されます。

加熱供給回路内で電流が脈動している場合でも、アノード電流に重大な乱れを引き起こすことができないため、ほとんどの場合、間接加熱が推奨されます。

説明されているプロセス全体は真空にしたフラスコ内で行われ、その中には電極があり、その中には少なくとも 2 つの電極 (カソードとアノード) があります。ちなみに、陽極は通常、ニッケルまたはモリブデンで作られていますが、タンタルやグラファイトで作られることはあまりありません。アノードの形状は通常、変形した直方体です。

ここには追加の電極 (グリッド) が存在する場合があります。ランプの数に応じて、ダイオードまたはケノトロン (グリッドがまったくない場合)、三極管 (グリッドが 1 つある場合)、四極管 (グリッドが 2 つある場合) と呼ばれます。 ) または五極管 (3 つのグリッド)。

さまざまな目的の電子ランプにはさまざまな数のネットワークがありますが、その目的についてはさらに説明します。何らかの形で、真空管の初期状態は常に同じです。陰極が十分に加熱されると、熱電子放射によって逃げた電子から陰極の周囲に「電子雲」が形成されます。

したがって、陰極は加熱され、放出された電子の「雲」がすでに陰極の近くに浮かんでいます。イベントのさらなる発展の可能性は何ですか？陰極が酸化バリウム、ストロンチウム、または酸化カルシウムでコーティングされているため、良好な放出が得られると考えると、電子は非常に簡単に放出され、電子を使って具体的な何かを行うことができます。

電池を用意し、そのプラス端子をランプのアノードに接続し、マイナス端子をカソードに接続します。電子雲は静電気の法則に従って陰極から反発し、電界の中で陽極に突入します。真空中の電子は、導体自体が存在しないにもかかわらず、非常に簡単に移動するため、陽極電流が発生します。 。

ちなみに、より強い熱電子放出を得ようとして陰極を過熱し始めたり、陽極電圧を過度に上げたりすると、陰極はすぐに放出を失います。非常に高い熱。

次に、カソードとアノードの間に追加の電極（グリッド上にグリッドの形で巻かれたワイヤの形）、つまりグリッドを追加しましょう。ダイオードではなく三極管であることがわかりました。そしてここには電子の挙動に関するオプションがあります。グリッドがカソードに直接接続されている場合、アノード電流にはまったく干渉しません。

別のバッテリーからの特定の（アノード電圧と比較して小さい）正の電圧がネットワークに印加されると、電子がカソードからそれ自体に引き付けられ、アノードに飛ぶ電子がいくらか加速され、それらをさらに通過させて、アノードに到達します。アノード。小さな負の電圧がグリッドに印加されると、電子の速度が低下します。

負の電圧が大きすぎると、電子は陰極付近に浮いたままになり、グリッドをまったく横切ることができなくなり、ランプがロックアウトされます。過剰な正の電圧がグリッドに印加されると、電子の大部分がグリッド自体に引き寄せられ、最終的にランプが劣化するまで電子が陰極に渡されなくなります。

したがって、ネットワーク電圧を適切に調整することにより、アノード電圧源に直接作用することなく、ランプのアノード電流の大きさを制御することが可能となる。そして、アノードの電圧を直接変化させることとネットワーク内の電圧を変化させることによるアノード電流への影響を比較すると、ネットワークを介した影響の方がエネルギーコストが低いことは明らかであり、この比率はアノードのゲインと呼ばれます。ランプ：

電子管の I - V 特性の傾きは、一定のアノード電圧におけるグリッド電圧の変化に対するアノード電流の変化の比です。

このため、このネットワークは制御ネットワークと呼ばれます。制御ネットワークの助けを借りて、さまざまな周波数範囲の電気振動を増幅するために使用される三極管が機能します。

人気のある三極管の 1 つはデュアル 6N2P 三極管で、今でも高品質オーディオ アンプ (ULF) のドライバー (低電流) 段で使用されています。