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HI FI愛好家の中で数年間、私たちは常にすべての国内設置のための最終的な解決策として、バルブ増幅での話とされていません. ここで話したことがないので、私は、バルブが何であるかを説明することで、このギャップを埋めるためにしようとします, それらがどのように動作し、どのように彼らと何かを設計します.

この一連の記事では、私は、電子管をカバーします, その動作のベースに空きスペースに移動する電子が存在しているため、彼らはそう呼ばれています.

実際、, 電子管がケーシングによって形成されています, より正確に言っ電球, 通常はガラス, 真空が実施されています, ポンプで空気を抽出し、その後、気密バルブ自体を閉じます.

動作のために電子サーマル入力を使用して, 高い温度に金属により電子の放出になります.

放出された電子は、金属に含まないものです.

彼らは、金属の同一面上にある原子からなる障害を克服するのに十分なエネルギーを持っていないため、通常の条件下では、これらの電子は金属を終了することはできません.

何この障害を理解するために, 金属の一部表面原子を示した図1を検討, すなわち、金属外空間の内部を分離原子であります.

図1

金属の内部から出て、空きスペースに取得するには, 自由電子は、これらの原子を通過しなければなりません; 図1にあなたが見ます, しかし, そのA及びBで示される線の間の領域に, 表面上の原子に属する独占的に電子を発見されました, 一緒にそれらが負の電位を持っている非常に薄い層を形成します.

この層は自由電子に対する電位障壁を構成します, それは金属の内部に向かって反発によって宇宙空間に移動することを妨げるので、.

自由電子ためにはポテンシャル障壁を克服し、そのエネルギーを増加させる必要がある金属を残すことができます; これは様々な方法で達成することができます, しかし、どのような私たちはここに興味のあることは、金属の温度を上昇させることです.

電子は、その高速化が増加金属温度の結果を取得することより多くのエネルギー.

このように、自由電子のうち最速は金属を残すことができます, ポテンシャル障壁はもう戻ってそれらを撃退するために彼らの迅速な実行を停止することはできませんので、.

熱電子放出は、金属は、金属自体の性質の両方によってもたらされる温度の両方に依存します.

電子の放出がはるかに豊富にその自由電子が持つエネルギー、金属の温度が高いため、よりであることと」明らかに; 一つは、しかし、あなたが望むものに温度を上げることができません, 金属理由, その溶融温度に達しました, 液体状態に渡します.

異なる金属からの電子の同じ発光を達成するために一つの金属と大きく異なる温度でそれらを取る必要があります.

実際に, 管の機能に必要な電子が高すぎない温度で良好な発光を与える金属から入手し、融合のものとは十分に離れています.

金属の中で, この点で最も適しているのは、純粋なタングステンが証明されていています. 純粋なタングステンの使用が制限されています, しかし, 送信機に使用される大電力チューブに, 一方、平均電力管用, また、送信機に使用されています, 私たちは、トリウムタングステンに使用されています, それはタングステン酸化トリウムに追加されるため、いわゆる, その高い温度は、タングステンの表面に拡散トリウム金属に変換されます.

この構成は、電子発光によって、純粋なタングステンによって提供されるものよりもはるかに大きいだけでなく、得られると, しかし、低い温度で.

小さな送信機および受信機において使用される低電力管用, はいバリウムおよびストロンチウムの酸化物から得られた発光は、金属上に薄い層を形成するために堆積しました (通常、ニッケル), 支持体として機能します.
得られた発光は、依然として上記のケースより豊富です, より多くの充足は、温度をベースとしながら、, これは、通常、700°C程度であります.

これらの物質の全てが無期限に電子を放出しないことを念頭に置くべきです, それらは結果として変化を受ける管の動作の時間、特定の数の後に大幅に放出される電子の数を減少させるため; これらの条件下でチューブが枯渇し、事実上使用不可能であると言われています, 今不十分であり、我々は電子放出を得る、そこからその正規funzionamento.Le物質に利用可能な電子の数は、電流の熱効果を用いて必要な温度にされます.

この点において、, 電子管は2つの広いカテゴリーに分けられます: 間接点火直接点火パイプおよびチューブ.

直接点火管における電子の問題のための要素は、ワイヤまたは細いストリップの形に作られ、所望の温度にそれをもたらすために適切な電流強度から移動させます; この要素は、フィラメントと言われています.

フィラメントを構成するワイヤまたはストリップは、通常、それ自体の上に折り畳まれ、見られるように、管のバルブ内に配置されています, 例えば, 図中. 2-A, 受信機の通常のチューブが図示されています.

図2

上部にフィラメントが伸びた場合でも、その温度の上昇に緊張状態を維持するバネによって支持されています; フィラメントの底部にその端部がバルブから出てくると、それが点火電流が温度によるフィラメント持参流れるそこから外部回路に接続するための2本の脚に固定されています.

これは、ガラスバルブを介して、チューブ内の観察機能は、そのフィラメントが多少明るい赤色をとることがわかるので、フィラメントが「オンにする」と述べています. したがって、直接点火管に同じフィラメント, 高温につながりました, 電子を放出します.
その代わり, 間接的な点火管における電子に要素によって発行されています, 陰極, それは、フィラメントによって所望の温度にします, これは、電子の問題だけ陰極の加熱することにはなりません.

陰極は、フィラメントの周囲に配置された円筒の形状を有しています, 図に見られるように. 2-B; また、陰極は、チューブの外部回路に接続する必要があり、その後、バルブの下部から突出専用ピンが設けられています。, フィラメントのものに近いです.

図. 2-Cは、カソードの一部分の大幅に拡大部分を示しています: 電気カソードからフィラメントを単離します, 二つの要素の間に耐火材料のシリンダに配置されます, 高温に耐える材料のすなわち. あなたは、カソードは、ニッケルシリンダーから形成されていることもわかります, これは電子放出が起こるから、バリウム及びストロンチウムの酸化物の層が堆積されます.

間接点火チューブに電子が常に陰極を覆う酸化物層によって放射に対して得られます, 直接点火するための管は、純粋なタングステンまたはトリエーテッドタングステンのエミッタフィラメントを使用している間.

直接点火チューブは関数としてより急速に入ります, その着火後, 間接点火管の, 後者でフィラメントによって生成される熱は、カソードに到達し、発光が行われる温度にそれをもたらすために、いくつかの時間がかかるため; まさにこの理由のために, アンプをオンにした後, 私たちは、あなたが人気からの音を聞くことができる前に、短い遅延しています.

間接点火チューブは、しかし、交流電流を切り替えることができるという利点を有します, あなたは簡単にネットワークから得ることができます; 直接点火チューブ, その代わり, 点火電流を必要とすることは、多くの場合、続けて, 交流電流は、欠点を生じさせることになるので、.

ELECTRONIC TUBESの分類

その動作のために管のバルブ内に必要な電子を取得する方法を見て, 我々は、無線回路で使用される電子管の様々なタイプを検討し始めることができます, フィラメントまたは陰極から放出される電子を使用する方法を確認します.

私は間接的な点火管を指します続く考慮事項に (これで, みなさんご存じのとおり, 電子放出カソードによって発生します), チューブのこのタイプは、広く現代の電子回路で使用されているため、.

管の動作は、電子を放出する素子の種類、しかし、依存しません, フィラメントまたは陰極か; いくつかのケースでは、しかし、パイプ利用回路への接続にいくつかの違いがあるかもしれません, しかし、私たちはこのようなリンクに対処する時期についてお話しますどのような.

陰極から放出された電子を、他のチューブエレメントの球内に配置することによって、所望の方法で使用されています, これであなたはそれらを収集したり、彼らの動きに影響を与えることができます.

チューブの電球で発見されたすべての要素, 電子を放出するものを含みます, これらは、電極およびパイプの様々なタイプは、それらの電極の数に応じて区別することができる一般的に呼ばれています.

それは電子を放出しないので、間接点火チューブにフィラメント電極の数に含まれていないが、唯一のカソードの加熱に役立ちます; その代わり, 直接点火チューブにフィラメント電極の数に含まれています, それが直接提供などの電子発行.

1. – ELECTRONIC DIODES

このセクションでは、ダイオードに対処します, それは二つの電極を備えているので、そのように命名: カソードに加えて、, で ダイオードカソードによって放出された電子を収集するタスクを有する第2の電極があります.

この第2の電極は前記陽極あるいはプラーク, 第1のダイオードにして実現しているため 1904 英語 ジョン・フレミング (1849-1945) この電極を正確陰極に隣接して配置された金属板で構成されました.

イチジク. 3

現在、, 受信機に使用される管で, 陽極は、陰極の周囲に配置されたニッケルシリンダから作られ、管の外部回路に接続する働きをする専用のピンに接続されています, 図に見られるように. 3-A. この図では示されていません, 簡単にするために, 電極を保持し、所望の位置でそれらを維持するサポート.

図に示す図形記号を用いた回路図にダイオードを表すために. 3-B, フィラメントを示しているの手段によって、, 陰極と陽極, それらを囲む球の円代表内に引き込むことにより.

非常に多くの場合、我々が使用します, しかし, イチジクのグラフィック看板. 3-C, ここでそれはもはやフィラメントを表現されていません, の理由 示すために通常必要はありません, それは現在の点火を供給する発電機に直接接続されていることを知っているので.

1.1 – ダイオードの動作

アノードがカソードによって放出された電子を収集するタスクを有することが以前に言われています; アノードがカソードに対して正電位にあるときに発生します, その場合には負に帯電された電子を引き付けるため.

陰極に対して正電位で陽極を持参するには、バッテリーを使用することができます, 陰極と陽極にその正極、及びその負極を接続すること, 図に見られるように. 4-A.

イチジク. 4

この場合、アノードとダイオードのカソードとの間にバッテリBaによって供給される同一の電圧があります; 陽極と陰極との間に存在する電圧は、ダイオードのアノード電圧と呼ばれ、バージニアで表され.

陰極から放出された電子は、図中の2つの電極の間にマークされた矢印方向にチューブ内を移動する陽極に到達します. 4-A.

電子は陽極に到達すると, この電極からの電子の等しい数を拒否する, 電池の正極に魅了されています; 他方, カソードはアノードに屈した電子は、電池の負極からのような多くの電子によって置換されています.

陰極から放出された電子は、バッテリから供給される他の電子によって置き換えられているという事実は、チューブが今まで排出されずに無期限に動作できることを考えてはいけません: チューブが排出されるので、, 操作の長い期間の後, そのカソードの表面には、電子を放出する性質を失う変更します.

電池のこのからアノードからカソードへの電子の移動は、アノード電流と言われている電流を構成し、それを図3にどのように行われるかを示し. 4-A; この電流回路からのパスは、回路陽極と言われています.

図. 4-私たちは、電子の移動する際に考慮しました, したがってアノード電流電子センスを割り当てます, 一方、現在の従来の方向, それは、電子感覚に反対しています, したがって、アノード電流の方向は、図に行われているように描画されます. 4-B.

このように、我々は、アノード電流が電池の正極から始まり、アノードからカソードにダイオードを通過した後、同じの負極に戻すことを想像します, 矢印の意味で、図中のこれらの電極間にマーク. 4-B.

電流の流れの方向を示すのこの方法は、任意の不便を引き起こすことはありません。, 必要な電流は、従来のものとは反対の方向に実際に流れることを覚えておくのに十分であるように, また、ダイオードの内部; 但し, 私たちは、ダイオードのより複雑な電子管を調べるとき, 私たちは、様々な電極がその動きにどのように影響するかを見るために、再び電子を考慮する必要があります.

そこで我々は、チューブの内側に自分の行動を検討する必要があるときに我々は、電子を参照するには、今から; とき, その代わり, 私たちは、同じチューブで外部回路に対処します, 循環電流の従来の方向を示します.

図. 4, アノード回路に加えて、, また、電源回路のダイオードを示しています, フィラメントは、現在の点火を供給するVfの電池のヘッドに接続されています.

示されているように, 点火回路は完全に陽極と注目に値する特別な機能から分離されています.

これまで言われているもの、それは明らかではないから、ユーティリティは、ダイオードを提示することができるました. 思います, しかし, バッテリー端子へのリンクを交換します, アノードにカソードに対して正極と負極を結びます, 図に見られるように. 4-C.

今アノードは、カソードに対して負であり、そして、代わりに、以前のように、それらを集めて、この電極から放出される電子を反発します.

二つの電極間の電子の通過が起こってはいけません, 回路は、ダイオードが中断され、その結果、挿入された電流はもっとを循環させることができません.

したがって、私たちは、ダイオードだけでなくopposto.Daの意味でのダイオードのこの特性は、その有用性を導出し、陰極から陽極に電子電流を流すせる性質を有する要素であることがわかり, 例えば, 直流に交流の変換に関して.

この変換の過程で行われる最初の動作は交流電流の整流方式で構成され, 単一方向に流れる電流を得るために: まさにダイオードを提供.

イチジク. 5

考えます, 例えば, 図1の回路. 5 交流発電機は直列にダイオードを有する抵抗器を供給します.

何のダイオードがなかった場合, 現在は、すべての半周期での移動の方向を逆になると、抵抗Rは、半周期の間に、次の半周期で反対方向に一方向に直流電流によって横断されます.

回路の動作に代えて変形ダイオードの存在, それは一方向にしか電流が流れますので、.

実際、, 発電機の正極がダイオードのアノードに接続された半周期の間 (イチジク. 5-A), 電流は、矢印で示す従来の意味に応じて回路内を循環することができ.

とき, その代わり, 次の期間中の種子, 発電機の同極が負になります (イチジク. 5-B), 現在, 今前と反対方向に向けられることになります, 回路は、ダイオードの2つの電極の間に中断されたので、それはもはや移動することはできません.

電流が循環するように開始します, 依然として図1に示された方向に. 3-A, ときにバック別の半周期について陽性であることにアノードが連結された発電機の極.

このように、抵抗は常に同じ方向に直流電流によって横断されます, その通路は、交流電流の各周期の半周期のために行われているが.

得られ整流電流は、まだ本当のDCではなく、それので、他の回路を作成する必要があり, 後で調べるために、, 最初ので、知識を持っていることをお勧めし、より詳細なダイオード動作の少し」.

1.2- ダイオードの特性曲線

それらのそれぞれのために異なる電圧陽極を印加して測定することにより、対応するアノード電流特性曲線を検出されました; このテストは、チューブの製造業者によって行われます。, その回路によって、, 最も単純な形で, これは、図2に示されています. 6.

イチジク. 6

それは、このように、すぐにそれを見ています, によってアノード電圧を倍増 10 で 20 V, アノード電流は倍以上に増加します, パッシング 60 ミリアンペアと 150 ミリアンペア; によってアノード電圧を三倍 10 で 30 V, アノード電流が通るから 60 ミリアンペアと 280 ミリアンペア, 4倍以上の増加.

オームの法則のような単純な関係で電圧と電流との間の依存性を決定することができません, 頼みの綱は、アノード電圧の各値に対して、ダイオードに流れる電流をとる値を知ることデカルト図に対してなされます.

イチジク. 7

ライン点Aとの組み合わせ, B及びCは、測定に対応します, 曲線は、ダイオードの特性曲線と呼ばれる得か、または, 単に, 機能・ダイオード.

E’ 良く, 但し, ダイオードの動作の完全なビューを持っており、この目的のために、私たちは、アノード電圧がの値を超えて増加した場合の曲線が継続する方法を検討する必要があります 30 V.

曲線は同じパターンで無期限に継続するしません, しかし、いくつかの点で、それは水平になります, 図に見られるように. 8.

イチジク. 8

この図に示した図は、機能の傾向を示すことのみを意図され、その後、その車軸の上に電圧と電流の値を示していません.

特性は水平断面を呈するという事実は、この同じストレッチに対応して電流が常に同じ値を有することを意味します, あなたはアノード電圧を増加し続けるようすなわち、もはや増加しません.

これらの条件下でダイオードを流れる定電流が飽和電流と呼ばれています.

私たちは何が起こるかを検討する必要があるダイオードの動作を説明するために、, その内部に, 陰極から放出された電子は加速電圧の関数として増加するように陽極によって引き寄せられます, それが最大のポイントに到達するまで.

いつそれが起こりますか？, あなたは、飽和電流によって得られます, その値, 特性の直線部分によって示されるように, それはもはや、それはアノード電圧を増加し続けていても増やすことはできません, カソードがアノードに到達発することができる今、すべての電子理由.

通常のアプリケーションでは、ダイオードは、特性の湾曲した部分に関連する電流で動作します, それは、ダイオード自体に損傷を与えることなく、動作のために、製造業者によって提供される唯一のものです.

1.3- ダイオードでの電力

電力の観点から、この要素を考慮することが依然として必要であるダイオード動作の完全なビューを取得するには.

この目的のために、我々は再び、図1の回路を考えます. 4-そして、この回路に遊びに陽極電流に、バッテリ電圧Vaの積で与えられた力を入れていることを観察します.

そのため、電池が回路に電力を供給することを何が起こるかを自問します: この電力は、ダイオードの熱の形で放散されます, だけでなく、それはその場所に抵抗した場合にどうなります.

後者の態様に関しては、我々は、電源により電子が現在満たすnell'attraversarloを構成する抵抗熱として放散されることを知っています; 起こらないダイオードの場合、, 従って、真空中で陽極移動するカソードから通過した電子は、その移動中に任意の抵抗に遭遇していないため.

私たちは忘れてはなりません, しかし, 移動体はエネルギーを持っていること, それは正確に運動エネルギー及び質量に依存し、体の速度の二乗と言われています.

ダイオードにおけるしたがって、移動する電子, 彼らは非常に低い質量を持っているものの, 運動エネルギーを持っています, その値が増加する加速度に起因, 彼らは陽極に近づくと、それは彼らの速度を上げるん.

彼らは陽極に到達すると, 電子はこの電極に対する彼らの速いレースバンプで停止し、したがって、すべての運動エネルギーを失うされています, 彼らのスピードをキャンセルしました.

陽極によって電子の衝突の結果として、それは熱く、これは、電子が持つ運動エネルギーは熱の形でアノードに転送されることを意味します: 電力の熱放散のダイオードに管の陽極上で起こると結論付けることができます.

この事実のためには、一般的にダイオードは電力のアノード消費で発生するといわれています.

アノードで熱に変換された電子の速度、従ってその運動エネルギーはアノード電圧に依存するため, 何がこの張力がより高いことが明らかです, ダイオードにおけるアノード損失も大きく. したがって、二つの異なるダイオード, 同じ電流によって交差, 高いアノード電圧を持っているより多くの電力を消費.

この点で二つのダイオードを比較するには, これは、その特性に使用することができます, 同じグラフ上に戻します, なお、図の例で行ったように. 9, ヨーロッパ型ダイオードEZ81とアメリカ型ダイオード6X4用.

イチジク. 9

一つは、同じ電流から2個のダイオードを横断するために、すぐにそれを見て, 例えば 75 ミリアンペア, これは、陽極電圧でなければなりません 12 タイプEZ81のためのVと 22,5 タイプ6X4用V: それゆえことを推測することができます, このような電流と, 第2のダイオードは、アノード放散を持っている最初のほぼ倍であります.

ダイオードの製造業者によって提供される機能は、一般的に図1に示すものとして提示されています. 9, すなわち、それらは、実線で第一の部分によって、点線で第二の部分によって形成されています, 陽極損失を考慮して.

それは忘れてはなりません, 実際、, 電力損失の結果としてアノードに伝達された熱は、電極温度の上昇を引き起こすこと: 陽極は過度の温度になるように避けるために、, そのような壊れ来ることとして, ダイオードで消費される電力は、特定の最大値を超えてはなりません.

ライン全体の機能の延伸を正確消費電力が最大値を超えないための連続直流電流の電圧値を示し.

ダイオードは、直流に交流を変換するために使用された場合, 電圧と電流も伸張する実線で示されたものよりも大きい値を持つことができ, それなしで最大消費電力を超えて, これらの値は、非常に短い時間のために採取されます.

このような状態のダイオードの動作を知るために, トラックは、また、従って、曲線の第二の部分であります, 点線で, 与えられた値は、短い期間の電圧と電流を参照していることを覚えておきます.

私たちは、陽極損失を制限することは、アノード電圧に可能な限り低減することが必要であることを見ました; 彼らはかなりの力を関与しているとき, これは、これまで考えられて1からダイオードの異なるタイプに頼ることによって達成されます, これは私たちが今ターン.

2. – 私はガスをDIODI

これらの固体に取って代わられているため、これらのダイオードは、実質的にもはや使用されていません, 私はすぐにここでの動作を説明します. ダイオードは、以前に高真空あるいは高真空前記と考えられています, その球の内部には、特別なポンプによって、ほぼ全ての空気を抽出するように.

しかし、あなたは空気を抜くことができません, 次いでチューブに、静止空気自体を構成する様々なガス分子の数十億あります.

これらの分子は非常に小さいので、, 電子が、いくつかの障害物に遭遇することは事実上不可能であるカソードからアノードへの彼らの最短経路; その内部に完璧な真空があったかのように、これらの条件の下で、チューブはその後に振る舞います.

その代わりに、ダイオードは球中に存在する分子の数を増加させ、従って、これらの分子と電子の会合を促進するために特別にある種のガスを導入するガスダイオードを言います.

アノード電圧が低く、したがって、電子の速度が非常に高くない場合, ダイオードの動作がプッシュされ、真空ダイオードのそれとは大きく異なっていません.

増加, しかし, テンション, 陰極から放出された電子はより高い速度を取得し、その周辺の電子の一つ以上を切断するように、彼らがそのような暴力との散歩で遭遇するガス分子に影響を与える可能性.

これは、衝突イオン化と呼ばれています, 陰極から放出された電子の一部に周辺バンプに起因した電子を失った気体分子は、正イオンとなるため.

ガス分子から切り離された電子は、カソードから放出された電子と共に、陽極に向けられています, 正イオンは陽極から反発している間, それも正であります, そして、陰極に向かって移動.

正イオン, 電子のはるかに大きな質量を有します, 彼らははるかに低い速度で移動するため、電極間の空間に電子より長く残ります, あなたは彼らの正電荷の影響をより多くの時間を感じること.

このように、これらの充填材は、カソードの近くに配置されている電子雲の負の空間電荷を中和することができます, 従って、それは陰極自体によって放出された電子に及ぼす反発力を無効化.

全ての放出された電子は、このように押され、真空ダイオードに同じ結果を達成するために必要とされるものの下部チューブに印加されるアノード電圧をアノードに到達することができ, 下の陽極損失の利点を持ちます.

瞬間のために私はここにこの記事を終えるが、, 私は次の記事で、その使用回路で真空ダイオードの議論を継続します.