Jaké jsou základy anodového napětí?

Anodové napětí je koncept, který umožňuje technologii vakuové trubice fungovat. To způsobuje, že vakuové trubice mohou vykonávat své dvě hlavní funkce amplifikace a rektifikace. Díky tomu je možná technologie polovodičů.

Je-li kus kovu zahříván, emituje elektrony, které nesou negativní elektrický náboj. Nabité částice jsou přitahovány k částicím, které nesou opačný náboj a odpuzují částice s podobným nábojem. Když kus kovu emituje elektrony, pak nese náboj, který je s ohledem na tyto elektrony pozitivní. To způsobí, že se elektrony vrátí do kovu, protože jsou přitahovány k opačnému náboji. Výsledkem je oblak elektronů kolem kovu, který je známý jako vesmírný náboj.

Vakuová trubice využívá tohoto efektu a obsahuje kovovou desku zvanou katoda, která se zahřívá. Přidá se druhá kovová deska, nazývaná anoda, a když je na anodu aplikován kladný náboj, přitahuje elektrony emitované katodou a proud protéká vakuovou trubicí. Tento aplikovaný náboj se nazývá anodové napětí a když je kladný, způsobuje to, že proud teče rychleji a nazývá se předsudek. Když je anodové napětí záporné, je to proti proudu proudu a nazývá se reverzní zkreslení. Tato poslední vlastnost, která umožňuje proudu protékat vakuovou trubicí pouze v jednom směru, se nazývá rektifikace.

Trubice se dvěma deskami se nazývá dioda. Přidání třetí desky do středu vytváří triodu a umožňuje trubce zesílit elektrický signál. Tato třetí deska se nazývá kontrolní mřížka a je to síť drátů, kterou elektrony procházejí na cestě z katody k anodě. Mřížka je blíže katodě, takže jakékoli napětí přiváděné do mřížky zvětšuje účinky vytváření nebo opozičního proudu. Malé změny síťového napětí tedy vedou k větším změnám proudu v trubici.

Problémem této konstrukce je to, že když je proud zesílen přes trubici, způsobuje změny v anodovém napětí. To zase ovlivňuje anodový proud a chrání trubici před zesílením na plný potenciál. K minimalizaci tohoto efektu byl přidán čtvrtý prvek, nazývaný mřížka obrazovky.

Mřížka obrazovky však vytvořila nový problém - když by anodové napětí kleslo pod napětí mřížky, elektrony by proudily z anody do mřížky obrazovky. To způsobilo zkreslený výstupní signál. Řešením bylo přidat další mřížku, nazvanou supresorová mřížka. Je zkresleno při stejném napětí jako katoda a odpuzuje veškeré emise z anody. Tento druh pětiprvkové vakuové trubice se nazývá pentoda.

Tranzistory jsou polovodiče se třemi prvky, které fungují podobným způsobem jako trioda, ačkoli skutečné názvy „anoda“ a „katoda“ se používají pouze v určitých typech tranzistorů. Jedním takovým příkladem je programovatelný unijunkční tranzistor. Polovodiče plní stejné funkce zesílení a usměrnění, ale jejich schopnost dělat to v mnohem menším balíčku a s nižšími požadavky na energii je to, co umožňuje moderní elektronické a počítačové technologie.