Что такое вакуумная трубка?

До замены транзисторами и интегральными схемами вакуумные трубки (термоэлектронные клапаны) преимущественно использовались в электронных устройствах, таких как телевизоры, радиоприемники и компьютеры. Они все еще используются сегодня в нескольких специализированных устройствах.

Изобретение вакуумных трубок восходит к наблюдению так называемого эффекта Эдисона, наблюдения, сделанного Томасом Эдисоном. Эдисон отметил, что ток течет между нитью лампы накаливания и пластиной в вакууме, когда пластина соединена с положительным концом нити накала.

Поскольку первые компьютеры работали на вакуумных трубках вместо сегодняшних небольших компьютерных чипов, один компьютер должен был содержать тысячи вакуумных трубок и мог заполнить всю комнату. Ранние стереоусилители также использовали вакуумные трубки, и даже сегодня некоторые аудиофилы предпочитают их, потому что они производят меньше искажений. В некоторых усилителях электрогитары до сих пор используются вакуумные лампы. Кроме того, трубки все еще используются в некоторых военных приложениях, потому что электроники труб не подвержены влиянию радиоволн, создаваемых атомными взрывами.

Вакуумные трубки обычно заключены в стеклянную оболочку, хотя в некоторых трубках используются керамические или металлические. В своей основной диодной конструкции трубка или оболочка герметично закрыты для создания вакуума. Электроды в конверте прикреплены к выводам, которые выходят из конверта и вставляются в розетку. Базовая вакуумная трубка содержит нити внутри оболочки, аналогичные лампам накаливания. Нити нагреваются и затем высвобождают электроны, создавая отрицательно заряженное электронное облако. Электроны притягиваются к аноду или небольшой металлической пластине внутри трубки, которая заряжена положительно, и между нитью и пластиной создается однонаправленный поток.

В электроде иногда содержится дополнительный электрод в виде небольшой экранной сетки, которая затем называется триодом, который более эффективен и способен усиливать напряжение. Когда напряжение подается на сетку, поток между нитью накала и пластиной может изменяться. Помимо диодов и триодов, последовали дальнейшие инновации, в том числе тетроды, гексоды, гептоды и октоды, предназначенные для различных специальных применений и минимизации искажений. Некоторые вакуумные трубки объединяют функцию двух или более диодов или триодов в одном устройстве.

Одним из основных недостатков вакуумных трубок является то, что нить становится нестабильной со временем. Кроме того, если воздух попадет в трубку, кислород вступит в реакцию с горячей нитью и повредит ее. Свойства трубки будут меняться с возрастом, поэтому телевизоры с ранними вакуумными трубками приходилось часто настраивать, чтобы получить хорошее изображение.