Wat is een vacuümbuis?
Voordat ze werden vervangen door transistors en geïntegreerde schakelingen, werden vacuümbuizen (thermionische kleppen) voornamelijk gebruikt in elektronische apparaten zoals televisies, radio's en computers. Ze worden nog steeds gebruikt in een paar gespecialiseerde apparaten.
De uitvinding van vacuümbuizen gaat terug tot de waarneming van het zogenaamde Edison-effect, een waarneming van Thomas Edison. Edison merkte op dat er stroom vloeit tussen de gloeidraad van een gloeilamp en een plaat in het vacuüm, wanneer de plaat is verbonden met het positieve uiteinde van de gloeidraad.
Omdat de eerste computers op vacuümbuizen werkten in plaats van de huidige kleine computerchips, moest een enkele computer duizenden vacuümbuizen bevatten en een hele kamer vullen. Vroegere stereoversterkers gebruikten ook vacuümbuizen, en zelfs vandaag de dag geven sommige audiofielen er de voorkeur aan omdat ze minder vervorming produceren. Vacuümbuizen worden nog steeds gebruikt in sommige elektrische gitaarversterkers. Ook worden buizen in sommige militaire toepassingen nog steeds gebruikt, omdat buiselektronica niet wordt beïnvloed door radiogolven door atoomexplosies.
Vacuümbuizen zijn meestal ingesloten in een glazen behuizing, hoewel sommige buizen in plaats daarvan keramiek of metaal gebruiken. In zijn meest elementaire diode-ontwerp is de buis of enveloppe dicht geseald om een vacuüm te creëren. Elektroden in de omhulling zijn bevestigd aan draden, die uit de omhulling steken en in een contactdoos steken. Een eenvoudige vacuümbuis bevat filamenten in de omhulling, vergelijkbaar met die van een gloeilamp. De filamenten worden verwarmd en geven vervolgens elektronen af, waardoor een negatief geladen elektronenwolk ontstaat. De elektronen worden getrokken naar een anode, of kleine metalen plaat, in de buis, die positief wordt geladen, en een unidirectionele stroom wordt tot stand gebracht tussen de gloeidraad en de plaat.
Een extra elektrode in de vorm van een klein schermachtig rooster zit soms in de buis, die dan een triode wordt genoemd, die efficiënter is en in staat is om de spanning te versterken. Terwijl spanning op het rooster wordt aangelegd, kan de stroom tussen de gloeidraad en de plaat worden gevarieerd. Naast diodes en triodes volgden verdere innovaties, waaronder tetrodes, hexodes, heptodes en octodes, ontworpen voor een verscheidenheid aan speciale toepassingen en om vervorming te minimaliseren. Sommige vacuümbuizen combineren de functie van twee of meer diodes of triodes in een enkele eenheid.
Een van de belangrijkste nadelen van vacuümbuizen is dat het filament na verloop van tijd onstabiel wordt. Als er bovendien lucht in de buis lekt, reageert zuurstof met de hete gloeidraad en wordt deze beschadigd. De eigenschappen van een buis zullen met de leeftijd veranderen, daarom moesten vroege vacuümbuistelevisietoestellen vaak worden aangepast om een goed beeld te produceren.