El "tubo de vacío" representa el vacío dentro de la botella de vidrio, que facilita el flujo de electrones libres y también puede reducir eficazmente la pérdida por oxidación del filamento. Los tubos de vacío se utilizan ampliamente en todos los rincones de la vida. Introducción básica Nombre chino: tubo de vacío Nombre extranjero: tubo de vacío Principio: flujo de electrones libres Campos de aplicación: teoría básica de la física electrónica, proceso de invención, flujo de corriente y electrones, efecto Edison, nacimiento del tubo de vacío, tubo de vacío, historia del desarrollo, directo tipo de calentamiento, tipo de calentamiento cercano, mayor desarrollo, diferencias de tubos de vacío, estructura, principio de funcionamiento, clasificación, clasificación según el método de calentamiento, estructura del contenedor, clasificación según estructura y uso, la teoría básica comienza con los electrones. Los componentes electrónicos son inherentemente un campo especializado de la física electrónica, que utiliza las características de los materiales y estructuras para formar diferentes reacciones a la electricidad. Por ejemplo, se puede formar un condensador utilizando dos láminas de metal que están cerca una de la otra pero no en contacto; utilizando materiales a base de silicio, mediante procesos adecuados, se pueden convertir en semiconductores como diodos, transistores y circuitos integrados; cobre El cable se encapsula con pintura aislante para formar un cable esmaltado. El cable esmaltado se enrolla para formar un inductor, se agrega un núcleo de hierro para formar un transformador y los cables se conectan entre sí para formar un cable Litz. Hay muchos otros componentes electrónicos, que en realidad son diseños exquisitos basados en fenómenos físicos básicos. El principio de funcionamiento del triodo, el proceso de invención, el flujo de corriente eléctrica y de electrones. Por supuesto, el tubo de vacío no está hecho simplemente de unas pocas placas de metal y se encierra en una botella de vidrio al vacío para realizar experimentos. con el inventor Edison. La dirección de la corriente y del flujo de electrones es exactamente opuesta. Antes de eso, permítanme hacer una pequeña pregunta: ¿la dirección de la "corriente" en el análisis de circuitos es la misma que la dirección del flujo de "electrones" real? La respuesta es no, la dirección del flujo de corriente y de electrones es exactamente opuesta. En el pasado, los científicos no podían observar la dirección del flujo de electrones, por lo que unificaron la teoría de que un polo de la batería se establecía como polo positivo, su voltaje era positivo y la corriente fluía desde el polo positivo al polo negativo para formar un circuito cerrado. Dado que todos estaban de acuerdo en sus opiniones y prácticas, no hubo conflictos durante muchos años. No fue hasta que los científicos modernos tuvieron equipos más sofisticados que revocaron la afirmación anterior después de la observación: "Resulta que los electrones fluyen desde el terminal negativo de la batería. . (En otras palabras, los electrones fluyen desde el terminal negativo del altavoz del amplificador y regresan desde el terminal positivo del altavoz) Efecto Edison Como usuario, no necesita preocuparse por lo que es verdad, siempre y cuando actúe de acuerdo con a las conclusiones de los científicos. Digo esto porque después de que Edison inventó la bombilla, descubrió que el filamento de las bombillas que producía siempre se quemaba en el terminal positivo, así que experimentó añadiendo una pequeña placa de metal a la bombilla. Conectó la placa de metal al medidor eléctrico y aplicó voltaje positivo a cada uno. Voltaje y voltaje negativo, observe la situación actual. Para la ciencia de aquella época era imposible que una placa de metal que estaba en estado de vacío y no conectada produjera una corriente eléctrica sin importar cómo estuviera conectada, pero algo extraño sucedió que cierta sustancia (en realidad electrones) pasaría a través de la placa de metal, "saltaría" del electrodo negativo de la batería al electrodo positivo. Este descubrimiento ciertamente inspiró una mayor motivación experimental. Este fenómeno se llama "Efecto Edison". Esta es la primera vez que los científicos cuestionan la dirección del flujo de corriente y el flujo de electrones libres a través del espacio. Tubo de vacío El nacimiento del tubo de vacío La razón por la cual el metal puede conducir electricidad es porque el metal tiene más electrones libres, lo que facilita el flujo de electrones entre sí. Por lo tanto, los materiales electrónicos deben estar hechos de materiales con buena conductividad. Los electrones también tienen una característica: los electrones cargados negativamente son fácilmente atraídos por voltajes positivos. Se dice que el mismo sexo se repele y el sexo opuesto se atrae. También se sabe por el efecto Edison que cuando se calienta una sustancia metálica, los electrones libres activos alrededor del protón son propensos a disociarse. La alta temperatura hace que la actividad de los electrones aumente en este momento, si hay un voltaje positivo en el espacio. que atrae fuertemente a los electrones libres, estos fluirán en el espacio. Basándose en este conocimiento que se conocía en ese momento, J.A. Fleming produjo el primer tubo de vacío con diodo en 1904. De Forest Lee mejoró el diodo y en 1907 se fabricó el primer triodo. Desde que se desarrolló con éxito el triodo, comenzó la aplicación de los tubos de vacío. por realizar, y el desarrollo de los tubos de vacío ha progresado rápidamente desde entonces. El triodo de tubo de vacío es el tubo de vacío más básico. El diodo, el triodo y el pentodo representan literalmente el número de "polos" básicos dentro del tubo de vacío.
El tubo de vacío tiene tres polos más básicos. El primero es el "cátodo" (representado por K): el cátodo es por supuesto negativo. Es el lugar por donde se libera el flujo de electrones. Puede ser una placa de metal o el propio filamento. Cuándo Cuando el filamento calienta la placa de metal, los electrones se liberan y se dispersan en la pequeña botella de vidrio al vacío. El segundo polo es la "Placa" (representada por P), que es básicamente la placa metálica más externa del tubo de vacío. Cuando ve la placa de metal gris oscuro o negra más externa del tubo de vacío, generalmente es la placa. El electrodo de pantalla está conectado a un voltaje positivo, que se encarga de atraer los electrones emitidos por el cátodo (¿recuerdas? Utilizando el principio de atracción de opuestos), como punto final del viaje libre del electrón. El tercer polo es la "Rejilla" (representada por G). Desde un punto de vista estructural, es como un círculo de bobinas delgadas, como una valla, fijadas entre el cátodo y la pantalla. El flujo de electrones debe pasar a través de la rejilla. En cuanto al electrodo de pantalla, la aplicación de voltaje entre los electrodos de compuerta puede controlar el flujo de electrones. Funciona como un grifo, con funciones de circulación y bloqueo. Por supuesto, un tubo de vacío con tres polos no es perfecto, por lo tanto, los tubos de vacío posteriores se han mejorado continuamente y se han realizado muchas mejoras en la estructura para adaptarse a diferentes métodos de amplificación (como conexión súper lineal, etc.), pero esto. parte El contenido se ha separado de este artículo y no se detallará por ahora. Historia del desarrollo El combustible es necesario para hacer funcionar un motor y el tubo de vacío funciona con energía eléctrica. Entre los electrodos del tubo de vacío, el más importante es el cátodo, que se encarga de liberar electrones y sirve de base para todas las acciones. Debido a su estructura y teoría simples, los primeros tubos de vacío usaban directamente el filamento como cátodo. En otras palabras, cuando el filamento se enciende, los electrones se liberan del filamento debido al aumento de la temperatura del filamento y pasan a través de la rejilla y. ir directamente a la pantalla. Este tipo de tubo de vacío se llama "tubo de vacío calentado directamente". El protagonista de este tema especial, el 300B, pertenece a este tipo de tubo de vacío. En comparación con otros tubos de vacío pentodo modernos, el 300B tiene una estructura simple, buen rendimiento y. baja potencia de salida. Los filamentos de calentamiento directo (Filamento) pueden estar hechos de diferentes materiales. Dado que el triodo de calentamiento directo utiliza directamente el filamento como cátodo, las características del filamento afectan directamente el rendimiento del tubo de vacío de calentamiento directo. Básicamente, el filamento de un tubo de vacío se puede dividir en tres materiales principales. El primero es, por supuesto, un filamento de tungsteno resistente a altas temperaturas. El alambre de tungsteno de alta pureza se estira en filamentos y se enrolla en la capa más interna del tubo de vacío. Después de ser energizado, puede emitir temperatura. Sin embargo, el filamento de tungsteno debe calentarse a más de 2000 grados antes de que los electrones puedan divergir. Por lo tanto, cuando se enciende un tubo de vacío hecho de filamento de tungsteno, emitirá un brillo deslumbrante y la temperatura será alarmantemente alta. No te sorprendas, no es que el tubo de vacío se vaya a quemar, ¡simplemente es así! Sin embargo, encender el filamento de tungsteno requiere una gran cantidad de electricidad. La única ventaja es que el filamento de tungsteno es muy duradero y se usa comúnmente en tubos de vacío con mayor potencia o larga vida. El autor oye decir a menudo: "Ese tubo de vacío se ilumina con tanta intensidad que debe estar muerto después de dos o tres veces". De hecho, este no es el caso. En algunos casos, la vida útil de este tipo de tubo de vacío puede alcanzar decenas de miles de horas. Cuando se utiliza como bombilla en casa, es duradero y decorativo. Tubo de vacío de calentamiento directo Otro tipo de filamento utiliza una aleación de tungsteno toriado. Sólo necesita calentar el filamento a más de mil grados para funcionar, lo que en comparación ahorra electricidad. El más utilizado es el filamento alcalinotérreo oxidado. El método consiste en aplicar una capa gruesa de alcalinotérreo oxidado en el exterior del filamento. Parece una sustancia de color blanco grisáceo. Solo es necesario calentarlo a unos 700 grados. (parece rojo oscuro), se pueden obtener suficientes electrones, por lo que la temperatura de funcionamiento es la más baja y la que ahorra más energía. En términos generales, solo necesita suministrar una CC de aproximadamente 6,3 V para funcionar normalmente. Los tubos de vacío calentados directamente ciertamente tienen sus ventajas inherentes, pero tienen una desventaja fatal, es decir, el cátodo se ve fácilmente afectado por la temperatura del filamento y cambia sus características. Cuando cambia el voltaje del filamento, o cuando el filamento recibe corriente alterna, el cátodo aparece en un estado inestable. Por lo tanto, algunas personas defienden que los tubos de vacío de calentamiento directo deben utilizar una fuente de alimentación de CC, mientras que otros enfatizan que se debe utilizar una fuente de alimentación de CA para evitar dañar el cátodo. Este debate ha sido durante mucho tiempo un tema controvertido en la industria del audio. El autor no tiene la intención de generar un tema aquí. De todos modos, todas las partes insisten en que tienen sus propias razones, siempre que suene bien y los tubos sean duraderos y suenen bien, todo estará bien. Si tiene experiencia en investigación, estaré encantado de aceptarla. La estabilidad del tubo de vacío casi calentado es mayor. Para resolver el problema del filamento del tubo de vacío de calentamiento directo, los diseñadores del tubo de vacío decidieron separar el filamento y el cátodo y colocar una funda metálica al lado del filamento. que el filamento puede enfrentarse directamente a la placa de metal se calienta y se emiten electrones desde la placa de metal. Este método de calentamiento se denomina "tubo de vacío casi calentado".
Con un mayor desarrollo, el tubo de vacío parece ser mucho más estable ya que el volumen y el almacenamiento de calor de la funda metálica son mucho mayores que los del filamento tradicional, incluso si el filamento cambia temporalmente de temperatura, o incluso deja de calentarse temporalmente durante un tiempo. En unos pocos segundos, el cambio de temperatura de la placa de metal es limitado, que es la razón principal por la que algunos amplificadores aún pueden cantar durante más de diez segundos después de apagarse. Dado que el cátodo y el filamento son independientes, la placa del cátodo debe ser calentada indirectamente por el filamento, por lo que el filamento se cambió una vez más a un filamento de tungsteno para mayor durabilidad, y se recubrió una capa de imán blanco en la capa exterior del filamento de tungsteno para mayor durabilidad. por un lado, para aislar y, por otro, para dar forma. Dado que el calentamiento indirecto es menos eficaz, la placa metálica del cátodo se recubre con torio, bario u otras sustancias que facilitan la dispersión de electrones. Por esta razón, las placas metálicas de los tubos de vacío siempre lucen grises y negras, a diferencia de las placas metálicas normales. Además, debido a que la producción y el montaje deben realizarse a mano, siempre quedan muchos pequeños rayones en las placas metálicas cuando los compradores compran aspiradoras. Tubos, no hay necesidad de preocuparse por accidentes. Principio de funcionamiento de los tubos de vacío Diferencias en los tubos de vacío La diferencia en el uso entre los tubos de vacío con calentamiento directo y los tubos de vacío con calentamiento lateral Para los usuarios comunes, no hay necesidad de preocuparse por la diferencia entre los tubos de vacío con calentamiento directo y los tubos de vacío con calentamiento lateral. Pero para los diseñadores, la diferencia entre los tubos de vacío con calentamiento directo y los tubos de vacío con calentamiento lateral. Debido al calentamiento indirecto de los tubos de vacío, la corriente del filamento suele ser grande y la estructura casi calentada debe calentar la placa metálica del cátodo. , hay un período de calentamiento lento después del arranque. Si se trata de una etapa frontal, se debe realizar un diseño de retardo para evitar que el pulso de encendido dañe la etapa de potencia. Según el proceso de desarrollo, los primeros tubos de vacío tenían, por supuesto, un diseño de calentamiento directo, y el diodo se desarrolló primero. La función del diodo es como la del diodo actual, con las funciones de rectificación y detección de radio interna. el cuerpo del polo también puede convertirse en un tubo regulador de voltaje, funcionando como el actual diodo Zener. Dado que el principio de funcionamiento del tubo de vacío es muy simple, después de que se fabricó con éxito el primer tubo de vacío, muchos científicos se unieron al trabajo de investigación y desarrollo. El primer trípode fue fabricado con éxito por un científico estadounidense en 1907, lo que marcó el comienzo de la era de la radio, diciendo adiós al fonógrafo y entrando en la era de los amplificadores. Estructura: El tubo de vacío tiene un cátodo (K) que emite electrones y un ánodo o pantalla (P) que suele añadir alto voltaje al trabajar. El filamento (F) es un alambre metálico extremadamente delgado y la corriente pasa a través de él, lo que hace que el alambre metálico genere luz y calor, lo que excita el cátodo para que emita electrones. La rejilla (G) debe colocarse entre el cátodo y la pantalla. El voltaje aplicado a la puerta inhibe la cantidad de electrones que pasan a través de la puerta, por lo que puede controlar la corriente entre el cátodo y el ánodo. Para mantener el estado de vacío en el tubo, éste está equipado con un objeto llamado agente desgasificante. Generalmente están hechos de aleaciones de metales activos como bario, aluminio y magnesio. Después de extraer el aire del tubo, los componentes del tubo y el agente desgasificante se calientan al rojo vivo, de modo que el gas contenido en los electrodos del tubo pueda ser absorbido. Se utiliza un campo electromagnético de alta frecuencia que rodea el tubo para sublimar rápidamente el agente desgasificante, y el agente desgasificante absorbe el gas en el tubo. Después de la reacción, se acumula una capa de plata de desgasificación en la pared interior del tubo de vidrio. Si el tubo de vidrio del cuerpo del tubo se rompe o tiene fugas, el agente desgasificante de plata acumulado en la pared interior del tubo de vidrio se desvanecerá, lo que también significa que el tubo de vacío no se puede utilizar. Cómo funciona Ahora, echemos un vistazo más de cerca a cómo funciona el tubo de vacío más simple. Para aclarar lo que acabamos de mencionar, el tubo de vacío tiene varios polos, desde la capa más interna hasta la más externa: filamento, cátodo, rejilla y pantalla. Después de desmontar un tubo de vacío y dibujarlo en la figura adjunta, se puede ver en la figura que cuando el filamento se enciende, la temperatura del filamento aumenta gradualmente. Aunque está en estado de vacío, la temperatura del filamento se transmite al metal del cátodo. placa en forma de calor radiante. Cuando la temperatura de la placa metálica del cátodo alcanza la temperatura a la que los electrones se disocian, los electrones saldrán volando de la placa metálica. En este momento, los electrones están cargados negativamente. Cuando se aplica un voltaje positivo a la pantalla, los electrones serán atraídos y volarán hacia la placa metálica de la pantalla, pasando a través de la rejilla para formar un flujo de electrones. Acabo de mencionar que la puerta es como un interruptor. Cuando la puerta está descargada, el flujo de electrones pasará de manera estable a través de la puerta y llegará a la pantalla. Cuando se agrega un voltaje positivo a la puerta, atrae electrones y puede mejorar la velocidad. flujo de electrones y potencia; por el contrario, si se agrega un voltaje negativo a la puerta, el principio de repulsión entre personas del mismo sexo hará que los electrones se desvíen para llegar a la pantalla. Si la estructura de la puerta es enorme, todos los electrones. el flujo puede estar bloqueado. Los tubos de vacío pueden controlar fácilmente el flujo de electrones mediante el uso de una rejilla. Conecte la señal de entrada a la rejilla, agregue un voltaje de polarización apropiado y conecte una resistencia a la pantalla para amplificar la señal.
Las válvulas de vacío, al igual que los transistores, tienen una variedad de configuraciones de amplificación (de hecho, las configuraciones de amplificación de los transistores se extienden a partir de las válvulas de vacío). Al combinar diferentes materiales electrónicos, como resistencias, inductores, transformadores y condensadores, se pueden crear productos siempre. Cambio de productos electrónicos. No olvide que la primera computadora se fabricó con tubos de vacío. Por supuesto, solo podía realizar sumas y restas simples. Hasta ahora, se ha informado del principio de funcionamiento básico de los tubos de vacío. ¿Qué falta todavía? Mire dentro de la pared del tubo de vacío. Hay una película similar al mercurio adherida a la pared de vidrio. Este es un diseño para extender la vida útil del tubo de vacío. Excepto por una cantidad muy pequeña de tubos de vacío de bajo voltaje (lo que no significa bajo voltaje de funcionamiento, sino que se refiere a la presencia de gas a baja presión dentro del tubo de vacío), la mayoría de los tubos de vacío deben ser evacuados para funcionar correctamente. Las clavijas del tubo de vacío son clavijas metálicas. Aunque están encapsuladas en vidrio, todavía existe la posibilidad de que se produzca una fuga de aire entre el vidrio y las clavijas metálicas. El material de evaporación metálico (es decir, el captador) en el tubo de vidrio interactuará con el gas. Su propósito es absorber el gas para mantener el vacío dentro del tubo de vacío. Después de que esta fina capa de metal se oxide, se volverá blanca, lo que indica que el tubo de vacío tiene una fuga. Por lo tanto, si el tubo de vacío se rompe, esta capa de material evaporado también se volverá blanca. Por lo tanto, al comprar un tubo de vacío viejo, también debe prestar atención al estado del material evaporado, preferiblemente algo como mercurio. Si comienza a palidecer y desprenderse, significa que el tubo de vacío ha envejecido. Los usuarios que utilizan tubos de vacío 300B deben tener experiencia. Cuando se enciende el amplificador y se apagan las luces interiores, el filamento 300B emitirá una luz amarilla tenue, al mismo tiempo, en la parte superior del tubo de vacío. A veces aparecerá una misteriosa luz azul como una aurora. La luz azul parece tenue, suave y ligeramente misteriosa. Como una aurora, a veces se retuerce y revolotea, pareciendo brillar en el tubo de vacío. Las personas que ven la luz azul por primera vez no pueden evitar sentir curiosidad al respecto. Algunas personas dicen que no importa, mientras que otras dicen que es un fenómeno anormal. Básicamente, la generación de luz azul se basa en varios factores. 1. Hay gas a baja presión en el interior. 2. El tubo de vacío está mal diseñado o fabricado. 3. El voltaje de la pantalla es demasiado alto. El principio de funcionamiento de un diodo es que la fuente principal de luz azul siguen siendo los electrones. Cuando el diseño del electrodo de pantalla no está bien recubierto y no puede atraer el flujo de electrones que se adsorberán en la placa metálica del electrodo de pantalla, el diodo. Los electrones fluirán por todas partes. La luz azul que se ve en el tubo de vacío son los electrones en el tubo de vacío. El resultado de la migración interna. La luz azul se ve hermosa, pero puede producir radiación, pero el autor no está seguro de si es dañina para el cuerpo humano. La aparición de luz azul también está estrechamente relacionada con la marca de tubos de vacío. Los tubos soviéticos Sovtek tienen más posibilidades de que aparezca luz azul que otros. Los tres amplificadores 300B que uso utilizan cuatro tubos Continental y dos tubos WE300B. El tubo emitirá luz azul, que se normalizará con el tiempo. Un triodo fabricado para teléfonos con cable en 1916. Es el triodo de calentamiento directo más simple con un filamento brillante y una rejilla en forma de valla entre el filamento y el electrodo de pantalla. En la parte inferior hay una pieza de metal. Clasificación Según el método de calentamiento, los tubos de vacío se pueden dividir en dos categorías principales, a saber, calentamiento directo y calentamiento lateral. Los tubos de vacío de calentamiento directo nacieron antes. Tiene un inconveniente fatal, es decir, el cátodo se ve fácilmente afectado por la temperatura del filamento y cambia sus características. Cuando cambia el voltaje del filamento, o cuando el filamento recibe corriente alterna, el cátodo aparece en un estado inestable. Los tubos de vacío con calefacción lateral funcionan de manera relativamente estable. Dado que el volumen y el almacenamiento de calor de la funda metálica son mucho mayores que los del filamento tradicional, incluso si el filamento cambia temporalmente de temperatura, o incluso deja de calentarse temporalmente durante unos segundos, el cambio de temperatura de la placa metálica será limitado. Esta es la razón por la que algunos amplificadores se apagan. La razón principal por la que aún puede cantar durante más de diez segundos después de eso es porque hay un condensador de gran capacidad en la parte de la fuente de alimentación que no se ha descargado por completo. Clasificación basada en la estructura del recipiente: la mayoría de los tubos de vacío disponibles comercialmente tienen paredes de vidrio. Los tipos especiales, como los militares, están hechos de metal. Según su estructura y uso, los tubos de vacío se pueden dividir en muchas categorías, como diodos, triodos, tetrodos, tubos de haz de tetrodos, pentodos y tubos compuestos.
Dividido por uso y modelos comunes: Diodos rectificadores pentodo de tubo compuesto: 12F, 81, 35W4, 25M-K15, 5MK9 Diodos rectificadores dobles: 80, 5Z3, 5AR4, 5U4, 6X4, 5Y3, 83, 82 Diodo para onda ondulada: 6AL5, EAA91, 6H6 Tubo indicador de sintonización: 6E5, EM80 Triodo para amplificación de voltaje: 6C4 Triodo doble para amplificación de voltaje: 12AX7, 12AU7, 12AT7, 12BH7A, 6DJ8, 6SN7 Triodo de potencia para amplificación: 45, WE300B, 2A3, 211, 845, 8045G Doble triodo para amplificación de potencia: 6336A, 6080 Tetrodo colector-emisor para amplificación de potencia: UY-807, KT88, 6L6, 6V6 Para amplificación de voltaje Pentodo: 6AU6, 6BA6, 6BD6, 6267, 6SJ7 Pentodo para amplificación de potencia: 6F6, 6CA7, 6BQ5, 6550, 6AR5, 42, 30A5, 50C5 Heptodo para conversión de frecuencia: 6SA7, 6BE6 Triodo para emisión: 3-500Z, 3-1000Z Tetrodo de transmisión: 4CX250B Pentodo de transmisión: 6146B, S2001A Tubo de señal pequeño con triodo dual con calefacción lateral: 6922, ECC88 , Tubo de potencia triodo de calentamiento directo 6DJ8