Lampa elektronowa (lampa próżniowa) — budowa, działanie i zastosowania
Artykuł opisuje lampę elektronową (próżniową): budowę, zasadę działania, typy (trioda, pentoda), historię użycia w radiotechnice i komputerach oraz współczesne znaczenie i ograniczenia.
Przegląd
Lampa elektronowa, często nazywana lampą próżniową, to aktywny element elektroniczny, w którym przepływ prądu kontrolowany jest przez wiązkę elektronów poruszających się w przestrzeni o niskim ciśnieniu. W krajach anglojęzycznych bywa określana też jako valve. Lampy były fundamentem elektroniki przed wynalezieniem tranzystora i wciąż występują tam, gdzie pożądany jest określony dźwięk, wysoka wytrzymałość na przeciążenia czy działanie w warunkach dużych napięć.
Galeria obrazów
10 Obrazy
Budowa i zasada działania
Podstawowe elementy lampy to katoda, anoda (zwane też elektrodami) oraz opcjonalne elektrody sterujące. Katoda jest podgrzewana (bezpośrednio lub pośrednio), co powoduje emisję elektronów na skutek efektu zwanego emisją termioniczną; porównywalny efekt przy podgrzewaniu ma żarnik żarówki — porównanie często ilustruje żarówka. Emitowane elektrony przyciąga anoda, a ich strumień może być modulowany przez siatkę sterującą, co jest zasadą wzmacniania sygnału.
Typy i główne części
- Katoda – źródło elektronów, nagrzewane elektrycznie; występuje w formie żarnika lub powłoki emisji.
- Anoda (płyta) – kolektor elektronów, zwykle na wyższym potencjale.
- Siatki – jedna lub więcej warstw siatkowych między katodą i anodą: triody mają jedną siatkę sterującą, tetrody i pentody dodają kolejne w celu poprawy parametrów.
- Konstrukcja obudowy – najczęściej szklana bańka, rzadziej metalowa; musi utrzymywać próżnię i izolację elektryczną.
Historia i zastosowania
Lampy próżniowe odegrały kluczową rolę w rozwoju radia, telewizji i pierwszych komputerów. Dzięki nim możliwe były pierwsze wzmacniacze, generatory i nadajniki. Wczesne komputery elektroniczne, takie jak ENIAC, wykorzystywały tysiące lamp, co wiązało się z dużym zużyciem energii i problemami niezawodności. W elektronice użytkowej lampy zaczęły być stopniowo wypierane po wynalezieniu tranzystora w latach 50. XX wieku, lecz pozostały w profesjonalnych wzmacniaczach audio, nadajnikach mocy i specjalistycznych aplikacjach.
Zalety, ograniczenia i współczesne miejsce
Lampy oferują charakterystyczne nieliniowe przesterowanie i ciepłe brzmienie cenione przez muzyków i audiofilów. Mogą pracować przy wysokich napięciach i są odporne na krótkotrwałe przeciążenia. Jednocześnie mają wady: wymagają rozgrzewu przed działaniem, grzeją się i są kruche (często ze szklaną bańką), a ich parametry zmieniają się z upływem czasu. Współcześnie stosuje się je tam, gdzie ich właściwości są szczególnie pożądane, a także jako elementy kolekcjonerskie i dydaktyczne.
Notable facts i dalsze źródła
W praktyce rozróżnia się lampy próżniowe od lamp gazowych, które zawierają kontrolowaną ilość gazu. Niektóre lampy mają połączenia metalowe lub ceramiczne dla lepszej wytrzymałości mechanicznej i termicznej. Techniczne wprowadzenie do budowy i zjawisk związanych z lampami można znaleźć w materiałach edukacyjnych i publikacjach poświęconych historii elektroniki.
Dalsze informacje: urządzenia elektroniczne, radioodbiorniki i wzmacniacze, elemnty lampy (katoda i anoda), emisja termionowa, oraz ogólne zasoby historyczne: terminologia, porównania do żarówek, historia komputerów.
Historia
Chociaż rura próżniowa została wynaleziona przez Johna Ambrose'a Fleminga, to Thomas Edison odkrył później "efekt Edisona", który mówi, że elektryczność niekoniecznie musi być przenoszona przez stały materiał; może ona również przenosić się przez gaz lub próżnię. Bez tego odkrycia lampy próżniowe nigdy nie zostałyby wynalezione.
John Ambrose Fleming wynalazł pierwszą lampę próżniową, diodę, w 1904 roku. Lee De Forest wynalazł w 1906 roku "audion" (który został udoskonalony przez innych jako trioda w 1908 roku) i użył go w pierwszych wzmacniaczach telefonicznych. Wiele innych rodzajów zostało wynalezionych do różnych celów.
Tranzystor stał się tańszy w latach 60. i był znacznie mniejszy, pracował przy niższym napięciu i zużywał mniej energii. Ponadto, w przeciwieństwie do lamp próżniowych, były one znacznie mniej podatne na uszkodzenia w wyniku upadku i miały niezwykle długą żywotność. Ostatecznie były one również znacznie tańsze niż szklane lampy próżniowe. W tym czasie w większości radioodbiorników, telewizorów i wzmacniaczy zaczęto stosować tranzystory. Elektronika o dużej mocy, taka jak nadajniki radiowe, była tranzystoryzowana wolniej. Odbiorniki telewizyjne nadal używały kineskopów aż do połowy XXI wieku.
Obecne zastosowania
W XXI wieku lampy próżniowe są rzadko stosowane w powszechnym sprzęcie elektronicznym. Wiele dzisiejszych urządzeń stawia na tranzystor, a nie na lampę próżniową. Niektóre urządzenia, które nadal korzystają z lampy próżniowej, jednak obejmują:
- Systemy, które wymagają wysokiej częstotliwości pracy, wysokiej mocy wyjściowej lub bardzo dużego wzmocnienia, takie jak transmisja telewizyjna, aparaty rentgenowskie, radary i kuchenki mikrofalowe.
- Osoby, które lubią słuchać muzyki na wysokiej jakości domowych systemach stereo, czasami kupują wzmacniacze wykorzystujące lampy próżniowe. (Patrz dźwięk lampowy).
- Muzycy, którzy grają na elektrycznych instrumentach muzycznych, takich jak gitara elektryczna, czasami używają wzmacniaczy lampowych.
- Wyświetlacze fluorescencyjne próżniowe, które są cienkimi wyświetlaczami lamp próżniowych, wyświetlającymi proste informacje, takie jak liczby, są nadal dość powszechne w sprzęcie audio / wideo i urządzeniach gospodarstwa domowego, chociaż są one zastępowane przez wyświetlacze LED.
- Kilka niszowych zastosowań, takich jak lampy fotopowielaczowe.
Powiązane artykuły
Autor
AlegsaOnline.com Lampa elektronowa (lampa próżniowa) — budowa, działanie i zastosowania Leandro Alegsa
URL: https://pl.alegsaonline.com/art/103850
Źródła
- pbs.org : "The Vacuum Tube"
- vacuumtubes.net : "How Vacuum Tubes Work"