Elektroninė lempa

Straipsnis iš Enciklopedijos Lietuvai ir Pasauliui (ELIP).
(Nukreipta iš puslapio Vakuuminis vamzdelis)
Trijų elektrodų lempos (triodo) evoliucija.

Elektroninė lempa arba vakuuminis vamzdis – elektrovakuuminis prietaisas.

Sandara ir veikimo principas

Keturių elektrodų lempos (tetrodo) sutartinis ženklas. Katodas (k, apačioje) kaitinamas nuo jo elektriškai izoliuotu siūleliu. Tarp katodo ir anodo (a, viršuje) ši lempa turi du tinklelius (r, g)

Lempa susideda iš stiklinės, metalinės ar keraminės kolbos (indo), kuriame yra gilus vakuumas ir įmontuoti elektrodai, iš kurių vienas (katodas) dažniausiai būna kaitinamas. Iš kaitinamo katodo išlekia elektronai (termoelektroninė emisija), kurie po to juda link teigiamai įkrauto anodo. Normalaus darbo metu iš anodo elektronai mažai teišlekia, todėl srovė priešinga kryptimi beveik negalima. Elektronų srautą tarp anodo ir katodo gali smarkiai įtakoti tarp jų įrengto vielinio tinklelio įtampa. Taigi elektroninė lempa tinka tiek srovei viena kryptimi praleisti (diodas, detektorius), tiek ir signalų sustiprinimui.

Signalams stiprinti paprastai naudojama trijų tinklelių lempa (pentodas). Vienas iš dviejų papildomų tinklelių iš esmės panaikina panaikina lempos konstrukcijoje susidarantį ir stiprinimui trukdantį kondensatorių (elektros talpa sukuriama tarp valdančio tinklelio ir anodo), kitas pašalina antrinę emisiją (grąžina atgal į anodą iš jo katodo srove išmuštus elektronus). Dar daugiau tinklelių reikia tik specialios užduotims (signalų maišymui ir pan). Kadangi katodas paprastai kaitinamas kintama elektros srove, kaitinimo grandinė turi būti būti izoliuota nuo paties katodo. Priešingu atveju kaitinimo įtampos svyravimai, keisdami įtampą tarp anodo ir katodo, prideda stiprinamam signalui kaitinimo srovės dažnio gaudesį (foną).

Anodas ir tinklelis paprastai būna tik vienas. Srovei lyginti gaminamos dviejų anodų lempos (kenotronai), pakeičiantys du katodais sujungtus diodus. Kai kada bendroje vakuuminėje kolboje sumontuojama keletas lempų. Taip sumažinami matmenys. Be to, praeityje gamintojui uždedami mokesčiai už įvairius su gaminamu įrenginiu susijusius patentus kai kada priklausydavo nuo naudojamų lempų kolbų skaičiaus.

Termoelektroninė emisija (kuria daugiausia ir pagrįstas lempos veikimas) buvo pirmąkart aprašyta 1873 Frederick Guthrie ir vėliau užpatentuota Thomas Edison [1]

Paskirtis

Radijo imtuvo su lempomis schema. „Pusinės lempos“ sumontuotos po dvi vienoje kolboje

Elektroninė lempa tinka lyginti srovei bei stiprinti ar generuoti signalams. Taip pat gali būti naudojamas signalų maišymui, detektavimui. Lempos buvo naudojamas ir loginėms operacijos ankstyvosiose skaičiavimo mašinose kur pakeitė daug lėtesnes ir dar mažiau patikimas reles.

Trūkumai

Miniatiūrinė lempa (evoliucijos pabaiga)

Radijo lempos turėjo geresnes charakteristikas nei pirmieji puslaidininkai prietaisai tačiau buvo trapesnės, brangesnės pagaminti, katodo kaitinimui sunaudodavo daugiau energijos, jų darbui buvo reikalinga palyginus aukšta įtampa. Lempos įkaista iki palyginus aukštų temperatūrų, užima daug vietos, mechaniniai poveikiai persiduoda stiprinamam signalui (mikrofoninis efektas). Jei tranzistorius galima gaminti p-n-p ir n-p-n struktūros, įprastą papildančios „pozitroninės“ lempos pagaminti neįmanoma.

Jei keleto lempų prietaisai galėdavo tarnauti ilgą laiką, dešimtis tūkstančių lempų turintys kompiuteriai dėl jų mažo patikimumo gesdavo beveik nuolat. Nors lempos ir tobulėjo (lempų eros pabaigoje buvo sukurtos lempos kurių kaitinimui pakadavo 10 mA[2]), paaiškėjus jog bet kurią lempą galima pakeisti vienu ar keliais puslaidininkiais prietaisais, palaipsniui jų buvo atsisakyta.

Privalumai

2011 metų garso stiprintuvas su lempomis

Ilgiausiai radijo lempos buvo naudojamos itin didelės galios stiprintuvuose (siųstuvuose, greitintuvuose ir pan) kur jų pasitaiko ir dabar. Galingiausios lempos, tokios kaip 4CM2500KG, pasiekia iki 2500 kW galingumą[3] , tuo tarpu net ir galingiausių tranzistorių galia neviršija keleto kilovatų. Magnetrono galia trumpą laiką (keletą mikrosekundžių) gali viršyti 10 MW.

Lempos taip pat kartais naudojamos itin aukštos kokybės (studijinuose) garso stiprintuvuose.[4]. Lempiniai elektrinės gitaros stiprintuvai prideda specifinį skambesį ir (jei toks skambesys pageidautinas) taip pat tebenaudojami.[5]

Lempos daug mažiau nei puslaidininkiai jautrios kosminiams spinduliams, radiacijai, elektromagnetiniams laukams, todėl naudojamos kosminėje bei karinėje aparatūroje. Aukšta temperatūra lempoms kenkia daug mažiau nei tranzistoriams, todėl palyginamą galią suvartojančios lempinės aparatūros aušinimas daug paprastesnis. Lempos sėkmingiau konkuruoja su puslaidininkiais aukštų dažnių stiprinime bei generavime.


Elektroninės lempų įrenginiai:


Commons-logo.svg.png Vikiteka: Elektroninė lempa – vaizdinė ir garsinė medžiaga

Vikiteka

Šaltiniai

  1. Thomas A. Edison, JAV patentas 307031 "Electrical Indicator", išduotas 1884 m.
  2. Sōgo Okamura (1994). History of electron tubes. IOS Press, 133–.
  3. [Multi Phase Cooled Power Tethrode 4CM2500KG], gamintojo specifikacija.
  4. Barbour, E.. „The cool sound of tubes - vacuum tube musical applications“. Spectrum, IEEE, 35, 24--35 (1998). 
  5. Pakarinen, Jyri; David Yeh. „A Review of Digital Techniques for Modeling Vacuum-Tube Guitar Amplifiers“. Computer Music Journal, 33 (2), 85-100 (5/20/2009). 


Elektroninės lempos

Mullard el84 vacuum tube.jpg

Diodas  | Triodas | Tetrodas | Pentodas | Magnetronas | Klistronas | Fotodaugintuvas 


Sudarytojai, rašytojai ir redaktoriai

Kitur naudojant ar cituojant šį straipsnį, būtina nurodyti jo sumanytojus, sudarytojus, rašytojus ir redaktorius.
  • Vitas Povilaitis – autorius – 100% (+32-0=32 wiki spaudos ženklai).