Đèn điện tử – Luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp
Bạn đang đọc: Đèn điện tử – Luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp
28 trang | Chia sẻ : lvcdongnoi
| Lượt xem: 5629
| Lượt tải : 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đèn điện tử, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ — a³b — MÔN : Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Đề tài : Giáo viên hướng dẫn : Thầy Lê Văn Hoàng Nhóm thực thi : Kim Thị Sô Phiếp Diên Nữ Thanh Thụy Tô Ngọc Hưng Tp. Hồ Chí Minh Tháng 5-2009 Mục lục Lý do chọn đề tài : Ngày nay, khi đời sống vật chất của con người ngày càng được nâng cao thì nhu yếu về đời sống niềm tin cũng không ngừng tăng trưởng. Con người cần vui chơi sau khi thao tác căng thẳng mệt mỏi. Lĩnh vực vui chơi lúc bấy giờ rất phong phú và nhiều mẫu mã, đặc biệt quan trọng âm nhạc là nghành tăng trưởng nhất. Một bài hát hay nhờ vào rất nhiều yếu tố như : chất giọng ca sĩ, cách hòa âm phối khí, dàn nhạc … Âm thanh trong ca nhạc rất quan trọng và ampli được coi là xương sống của chất lượng âm thanh. Cùng với sự tăng trưởng của những linh phụ kiện bán dẫn gọn, nhẹ, giá rẽ thì những loại ampli dùng những linh phụ kiện bán dẫn trên cũng trở nên thông dụng, dễ mua, và hợp túi tiền của hầu hết mọi người. Tuy nhiên, chất lượng âm thanh của những loại ampli này thì không hề thỏa mãn nhu cầu những giới sành nhạc, yêu nhạc và ampli đèn điện tử vẫn là sự ưu tiên số một trong sự lựa chọn của họ. Hiện nay, xu thế quay về với những loại ampli đèn là một nhu yếu và là nụ cười của rất nhiều người. Họ tự phong cách thiết kế, lắp ráp cho mẫu sản phẩm của mình, tổ chức triển khai ra những cuộc thi phong cách thiết kế và lắp ráp ampli đèn với quy mô rất lớn. Linh kiện được chăm sóc đặc biệt quan trọng trong những loại ampli này là đèn điện tử, nó đóng vai trò quyết định hành động không kém so với chất lượng âm thanh của mẫu sản phẩm. Nhưng lúc bấy giờ Chi tiêu của những loại đèn này rất đắt và khó tìm vì những hãng sản xuất loại đèn này không còn nhiều và quy mô sản xuất lẻ tẻ. Nhóm chúng tôi chọn đề tài “ Đèn điện tử ” là vì sự đặc biệt quan trọng về tác dụng và lịch sử dân tộc tăng trưởng của loại linh phụ kiện này. Mục tiêu : Trình bày sơ lược về lịch sử vẻ vang tăng trưởng của đèn điện tử. Hiểu được cấu trúc cơ bản của đèn điện tử. Nắm được nguyên tắc hoạt động giải trí của nó, tìm hiểu và khám phá sâu về nguyên tắc hoạt động giải trí của đèn điện tử 3 cực. Biết cách phân loại những loại đèn điện tử khác nhau dựa vào những đặc tính của nó. Ứng dụng của một số ít loại đèn điện tử. Tìm hiểu về tuổi thọ của những loại đèn. Ưu điểm yếu kém của đèn điện tử so với những linh phụ kiện bán dẫn. Giới thiệu chung : Trước đây, đèn điện tử chân không ( vacuum tube, còn được gọi tắt là tube hay valve ) còn thường được gọi là đèn điện tử hoặc bóng điện tử là một linh phụ kiện điện tử. Ngày nay, nhờ ứng dụng đặc thù của chất bán dẫn, hầu hết những đèn này được sửa chữa thay thế bằng những linh phụ kiện điện tử khác nhỏ và rẻ hơn nhiều. Đầu thế kỉ 21, có sự chăm sóc trở lại của đèn điện tử chân không, vào thời gian này có sự hình thành của vi ống phát ra trường. Bản chất của đèn điện tử có size lớn, khi hoạt động giải trí tỏa ra nhiều nhiệt. Hiện nay hầu hết những thiết bị điện tử đã không còn dùng đèn này nữa mà dùng những linh phụ kiện bán dẫn để thay thế sửa chữa ( transistor, IC. .. ). Tuy nhiên trong nghành nghề dịch vụ sản xuất ampli cho giới sành nhạc, người ta vẫn rất chuộng ampli đèn, nguyên do là vì ampli đèn có năng lực tạo ra âm thanh trung thực bởi đặc thù của nó ( trình diễn ở phần sau ). Sơ lược về lịch sử vẻ vang tăng trưởng của đèn điện tử và vai trò của nó so với việc sản xuất Ampli : Năm 1904, bóng đèn 2 cực chân không ( diode ) tiên phong sinh ra, khởi đầu thời kỳ điện tử học. Hai năm sau, bóng đèn 3 cực ( triode ) Open, khởi nguồn cho thời hoàng kim của ampli đèn và những thiết bị sử dụng đèn điện tử khác. Bóng đèn 2 cực được nhà khoa học Anh John Ambrose Fleming ý tưởng đúng 103 năm trước. Năm 1906, Lee de Forest sáng chế ra đèn 3 cực, bóng chân không được cho phép nhận và khuyếch đại tín hiệu điện tử. Nhưng phải chờ đến những năm 20 của thế kỷ trước, những chiếc ampli đèn tiên phong mới được bán trên thị trường. Chúng có phong cách thiết kế đơn thuần tuy nhiên đảm nhiệm tính năng khuếch đại tín hiệu rất thành công xuất sắc. Tất cả những sơ đồ phong cách thiết kế chỉ sử dụng một loại đèn duy nhất được sản xuất thời bấy giờ là đèn 3 cực đốt trực tiếp ( direct heating triode ). Khi ấy, người chơi phải dùng ampli đèn một cách rất cẩn trọng vì đèn còn hiếm và giá rất cao. Các ampli cổ đa số sử dụng biến áp nối tầng ( interstage transfomer ) để hiệu suất hoạt động giải trí của đèn đạt được mức cao nhất. Thời đó tầng hiệu suất không phải khi nào cũng yên cầu phải có biến áp do tại 1 số ít loa cổ có trở kháng rất cao ( hơn 2000 ohm, trong khi thời nay, đa phần đều từ 4-8 ohm ) và những loa đời cổ hoàn toàn có thể nối trực tiếp với anode của đèn qua một tụ đầu to khổng lồ. Những bóng đèn đời đầu có độ khuếch đại và hiệu suất khá hạn chế. Tuy nhiên, sự tăng trưởng của công nghệ tiên tiến sản xuất đèn đã nhanh gọn biến ampli trio trở thành những thiết bị thân thiện và ngày càng mạnh hơn, dễ sử dụng hơn. Tính chất phức tạp của những mạch điện cũng khởi đầu tăng dần. Đến cuối những năm 50, đầu 60, những ampli dùng transitor gọn nhẹ Open và những chiếc đèn vừa to, vừa nóng, lại hoạt động giải trí kém hiệu suất cao đã dần bị quên béng trên thị trường đại chúng. Nhưng vẫn có nhiều đơn vị sản xuất khẳng định chắc chắn năng lực của đèn khi nó còn có một số ít thế mạnh và transistor chưa thể cạnh tranh đối đầu được. Nhiều hãng sản xuất đồ hi-end lớn nhỏ đã liên tục sản xuất ampli đèn nhiều năm sau khi transitor sinh ra. Vào thập kỷ 70, Jean Hiraga, người tiên phong trong trào lưu hi-fi của nước Pháp, là người tiên phong công bố trọn vẹn tin yêu chất lượng âm thanh của ampli đèn cao hơn hẳn ampli bán dẫn. Trong số những hãng kỳ cựu còn sống sót từ những năm 1970, 1980 cho đến nay có những tên tuổi như Audio Research, EAR, Jadis, Conrad Johnson, Audio Note và VTL. Hiện những hãng này đều đang hoạt động giải trí cùng với vô số những nhà phân phối ampli đèn khác với nhiều hướng phong cách thiết kế rất phong phú. Phân loại : Đèn điện tử có rất nhiều loại, nhiều hiệu quả khác nhau nên có rất nhiều cách phân loại. Về mặt hiệu quả hoàn toàn có thể chia làm đèn khuyếch đại, đèn nắn điện, đèn tách sóng, đền đổi tần, đèn phát, đèn tạo sóng, đèn thông tư … Về mặt chính sách công tác làm việc hoàn toàn có thể chia làm đèn thao tác theo chính sách liên tục, đèn thao tác theo chính sách xung. Về mặt tần số hoàn toàn có thể chia làm đèn âm tần, đèn cao tần, đèn siêu cao tần. Về mặt cấu trúc nội bộ đèn hoàn toàn có thể chia làm đèn 2 cực, đèn 3 cực, 4 cực, năm cực, nhiều cực, đèn ghép, đèn kép, đèn nung trực tiếp, đèn nung gián tiếp đèn ca tốt lạnh. Về mặt cấu trúc ngoại hình hoàn toàn có thể làm làm đèn vỏ thủy tinh, đèn vỏ sắt kẽm kim loại, gốm. Về mặt làm nguội hoàn toàn có thể chia làm đèn làm nguội tự nhiên, làm nguội bằng gió, làm nguội bằng nước chảy đối lưu, làm nguội bằng cách bay hơi. Về cách sắp xếp những chân đèn để sử dụng đế đèn hoàn toàn có thể chia làm loại 8 chân ( octal ), 9 chân tăm ( noval ), Rimlock, chân chìa … Người ta còn chia làm loại đèn chân không và đèn có khí, trong đó có đèn gazotron, thyratron, đèn ổn áp ( Stabilitron ). Về nguyên tắc công tác làm việc, đèn điện tử còn có những loại manhêtron, klystron, đèn sóng chạy dùng cho nghành nghề dịch vụ siêu cao. Về hiệu ứng sử dụng còn có những loại đèn tia âm cực dùng cho máy hiện sóng, máy thu hình vận dụng tính năng điện – quang để xem sóng, xem hình có những loại đèn quang điện ( tế bào quang điện ) đèn nhãn quang điện để biểu lộ sự đổi khác ánh sáng thành sự biến hóa của dòng điện dùng cho âm thanh chiếu bóng hoặc trong thiết bị kiểm tra tự động hóa. Tóm lại, có rất nhiều cách phân loại đèn điện tử và có rất nhiều loại đèn điện tử thực thi được nhiều nhu yếu kỹ thuật phức tạp và ứng dụng rất nhiều trong những nghành khác nhau của kỹ thuật. Catốt trong đèn điện tử Trong đèn điện tử catốt là điện cực phát xạ những điện tử thường có những loại sau : Catốt lạnh : Trong một số ít đèn, người ta dùng loại vật liệu đặc biệt quan trọng có công thoát của loại điện tử thấp nên dưới sức hút của anốt có điện áp dương cũng có được điện tử phát xạ. Những catốt đó là catốt lạnh hay catốt nguội. Catốt quang điện : Trong những dụng cụ quang điện, catốt phát xạ điện tử không phải do nung nóng mà do ánh sáng chiếu vào, đó là catốt quang điện. Hinh 1 Catốt nhiệt : Catốt nhiệt là catốt phát xạ điện tử do nung nóng. Catốt nung trực tiếp : Catốt nung trực tiếp là sợi sắt kẽm kim loại thuần như vônfram hoặc vônfram phủ một lớp thori hoặc sắt kẽm kim loại phủ một lớp áo oxit bari, calci, stronti. Sợi sắt kẽm kim loại làm catôt này được mắc vào giá đỡ và có dạng như hình 1 trong đó : 1. Lò xo 2. Tấm đỡ bằng mica 3. Sợi vônfram 4. Lớp áo oxyt Nung nóng sợi sắt kẽm kim loại lên bằng cách đấu hai đầu nung vào một nguồn điện. Tới nhiệt độ công tác làm việc sợi tương ứng thì những catốt đó phát xạ nhiệt điện tử. Trong đó : – Catốt vônfram 23000 – 27000 độ C – Catốt thori 16000 – 18000 độ C – Catốt oxyt 10000 – 11000 độ C – Catốt bary 7000 – 9000 độ C Trong loại catốt trên, loại có hiệu suất cao phát xạ thấp là vônfram, loại có hiệu suất cao phát xạ cao là catôt oxýt. Với 1W hiệu suất nung nóng, catốt vônfram chỉ cho được dòng điện 6 mA trong khi catốt oxýt hoàn toàn có thể cho được dòng điện tới 150 mA. Catốt nung trực tiếp đồng thời làm cả hai trách nhiệm : trách nhiệm gia nhiệt của sợi nung và trách nhiệm phát xạ của catốt. Catốt nung gián tiếp : Catốt nung gián tiếp có cấu trúc khác với catốt nung trực tiếp. Catốt nung trực tiếp là loại catốt dùng ngay bản thân sợi sắt kẽm kim loại nung nóng đó để phát xạ điện tử. Catốt nung gián tiếp thì chia ra thành 2 trách nhiệm riêng : – Sợi nung chuyên làm trách nhiệm gia nhiệt tức là được đấu vào nguồn nung sợi để nung nóng lên. Bản thân sợi nung không phát xạ điện tử. – Catốt lớp áo ngoài chuyên làm trách nhiệm phát xạ điện tử. Catốt không đấu vào nguồn điện nung sợi nhưng cũng được nung nóng lên do nhiệt lượng của sợi nung cung ứng. Kết cấu của catốt nung gián tiếp như hình 2. Sợi nung 4 là dây sắt kẽm kim loại vônfram được bao bằng một lớp cách điện và chịu nhiệt 1 đặt trong một ống hình tròn trụ bằng kền. Mặt ngoài của ống trụ bằng kền này được phủ một lớp áo oxýt 3. Chính lớp áo oxýt này được nung nóng lên sẽ phát xạ điện tử và được nối ra ngoài để làm catốt. Kết cấu của catốt nung gián tiếp 1. Lớp bọc cách điện 2. Ống trụ kền 3. Lớp áo oxyt 4. Sợi nung Hinh 2 So sánh hai loại catốt nung trực tiếp và nung gián tiếp ta thấy : – Catốt nung trực tiếp cấu trúc đơn thuần hơn, hiệu suất sử dụng nguồn năng lượng cao hơn, thời hạn gia nhiệt để hoàn toàn có thể phát xạ điện tử ngắn hơn. Tuy nhiên catốt nung trực tiếp nếu dùng điện xoay chiều để làm nguồn nung sợi thì dòng phát xạ không đều, hoàn toàn có thể dịch chuyển theo tần số của nguồn nung sợi và hoàn toàn có thể tạo ra thành tiếng ù, tạp âm ra gánh sử dụng. Catốt nung gián tiếp có cấu trúc phức tạp hơn, hiệu suất sử dụng nguồn năng lượng thấp hơn, thời hạn gia nhiệt lâu hơn ( tới 40-50 giây ), có quán tính về nhiệt lớn hơn. Tuy nhiên catốt nung gián tiếp có dòng phát xạ đều hơn, nếu nung bằng điện xoay chiều thì do có quán tính về nhiệt nên ít bị nhạy cảm với sự dịch chuyển của dòng nung sợi xoay chiều. Sự phát xạ điện tử : Trong đèn điện tử phải có điện tử ở dạng “ tự phát xạ điện tử ”. Các giải pháp thường thì là : Phát xạ nhiệt điện tử. Phát xạ quang điện tử Phát xạ thứ cấp. Phát xạ điện tử : Kim loại đem nung nóng lên thì những điện tử hoạt động mạnh thêm. Tới một mức độ năng lượng khá cao thì một số ít điện tử hoàn toàn có thể thoát khỏi mặt sắt kẽm kim loại và bay ra ngoài ở dạng tự do. Sự phát xạ do nung nóng đó gọi là sự phát xạ nhiệt điện tử Hình 3 trình diễn sự phát xạ nhiệt điện tử của thanh sắt kẽm kim loại được nung nóng. Trong hình vẽ này : Hinh 3 1. Sợi sắt kẽm kim loại được nung nóng 2. Hạt nhân của những nguyên tử sắt kẽm kim loại 3. Các điện tử tự do 4. Các điện tử thoát ra với vận tốc lớn 5. Các điện tử thoát ra với vận tốc nhỏ 6. Bề mặt ngoài của sợi sắt kẽm kim loại nung nóng Phát xạ quang điện tử Ánh sáng khi chiếu vào điện tích của chất quang điện cũng truyền nguồn năng lượng cho điện tử và hoàn toàn có thể làm điện tử bắn ra ngoài. Sự phát xạ như vậy là phát xạ quang điện tử. Hình 3 b trình diễn sự phát xạ quang điện tử trong tế bào quang điện. Trong đó luồng ánh sáng 6 chiếu vào và làm bật những điện tử 2 ra. Phát xạ điện tử thứ cấp Nếu có luồng điện tử với vận tốc cao va vào mặt sắt kẽm kim loại với động năng lớn truyền cho điện tử ở mặt sắt kẽm kim loại hoàn toàn có thể làm cho những điện tử đó có mức nguồn năng lượng cao và thoát ra khỏi mặt sắt kẽm kim loại. Những điện tử bay tới là điện tử sơ cấp Những điện tử từ mặt sắt kẽm kim loại do đó thoát ra là những điện tử thứ cấp. Hiện tượng phát xạ đó gọi là phát xạ điện tử thứ cấp. Nguyên lý hoạt động giải trí chung : Đèn điện tử là một loại thiết bị dựa vào sự khống chế luồng điện tử phát xạ để thực thi những nhu yếu kỹ thuật phức tạp. Khi hoạt động giải trí, những đèn điện tử cần đốt nóng những sợi đốt ( một sợi ở đèn hai cực, ba cực đơn hoặc nhiều sợi ở những đèn điện tử kép ), khi nhiệt độ những sợi đốt đạt đến một mức độ nào đó, động năng của chúng thắng sự link của sắt kẽm kim loại và sẵn sàng chuẩn bị nhảy ra khỏi mặt phẳng sắt kẽm kim loại của sợi đốt. Để tinh chỉnh và điều khiển những đèn điện tử chân không, giữa những cực cần có một điện trường, chính những điện trường này đã tạo ra dòng điện trong chân không : điện tử vận động và di chuyển đến a-nốt. Cấu tạo : Đèn điện tử hai cực : Đèn hai cực gồm hai điện cực đặt trong một bầu thủy tinh đã rút không khí ra để tạo chân không. Hai điện cực trong đèn hai cực là catốt phát xạ điện tử và anốt bao xung quanh catốt. Anốt và catốt được đặt trên những giá đỡ và có dây nối ra phía ngoài tới những chân điện tử ở dây đèn để nối vào những mạch điện ngoài. Catốt là một trong những loại catốt đã nêu ở trên, hoàn toàn có thể là nung sợi trực tiếp hoặc nung sợi gián tiếp. Anốt thường bằng sắt kẽm kim loại ( kền hoặc thép mạ kền ). Trong đèn hai cực chỉ có catốt phát xạ nhiệt điện tử, anốt không phát xạ điện tử. Vì vậy khi anốt có điện áp dương nó sẽ hút điện tử từ anốt, tạo thành một luồng điện tử chạy từ catốt sang anốt. Dòng điện do đó được hình thành. Khi anốt có điện áp âm thì nó sẽ đẩy điện tử, catốt lúc này có điện áp dương, hút điện tử nhưng vì anốt không phát xạ điện tử nên không có luồng điện tử đi từ anốt sang catốt. Lúc này không có dòng điện. Như vậy đặc tính cơ bản của đèn hai cực là chỉ dẫn điện theo một chiều. Chiều dòng điện đó là chiều ngược với chiều hoạt động của điện tử tức là chiều đi từ anốt sang catốt. Trong đèn hai cực, dòng điện chạy qua catốt gọi là dòng catốt và thường ký hiệu là Ik ; dòng điện chạy qua anốt gọi là dòng anốt và thường ký hiệu là Ia ; dòng điện chạy qua sợi nung để nung nóng catốt gọi là dòng điện nung sợi và thường ký hiệu là Ii. Mạch điện của đèn hai cực : Hinh 4 Mạch điện của đèn hai cực trình diễn trên hình 4. Hình 4 – a trình diễn mạch điện vừa đủ. FF là sợi nung được đấu vào nguồn Ei là nguồn nung sợi. Dòng Ii là dòng nung sợi. Mạch gồm nguồn Ei và sợi nung FF là mạch nung sợi. A là anốt được đấu vào cực + của nguồn Ea là nguồn cao áp cung ứng cho anốt. Trên hình vẽ dùng đèn nung sợi trực tiếp nên sợi nung đồng thời là catốt K. Một đầu sợi nung được đấu vào cực của nguồn cao áp Ea. Mạch gồm nguồn Ea và anốt A, catốt K là mạch anốt. Dòng anốt Ia chạy trong mạch anốt và có chiều theo mũi tên ở hình vẽ. Ta cần phân biệt hai mạch điện ( mạch nung sợi và mạch anốt ) và hai dòng điện ( Ii và I a ) trong đèn hai cực. Dòng nung sợi Ii có chạy qua trong nội bộ đèn hai cực nhưng là dòng điện chạy trong dây dẫn điện ( sợi nung trong đèn là sợi dẫn điện liền lạc ). Dòng anốt Ia là do dòng điện tử phát xạ được anốt hút tạo thành. Dòng điện này chạy qua khoảng chừng không giữa anốt A và catốt K bên trong đèn. Muốn có dòng Ia thì phải có đủ những điều kiện kèm theo sau : – Catốt có phát xạ điện tử. Muốn vậy phải có nung sợi đủ mức cho đạt nhiệt độ nhu yếu. – Có nguồn Ea đấu giữa anốt và catốt. Do đó nếu đứt sợi nung, catốt không được nung nóng để phát xạ điện tử thì không còn dòng Ia. Nếu đứt mạch phân phối Ea thì cũng không có dòng Ia. Nếu sợi nung được cấp điện nhỏ hơn mức nhu yếu ( gọi là nung non áp ) khiến catốt phát xạ kèm thì dòng Ia cũng giảm. Nếu catốt dùng lâu, giảm năng lực phát xạ thì dòng Ia cũng giảm. Catốt dùng lâu quá, mất năng lực phát xạ ( gọi là đèn giả ) thì không có dòng Ia. Điện áp anốt Ea cũng quyết định hành động dòng Ia : Ea càng lớn, anốt hút mạnh, được nhiều điện tử, dòng Ia lớn. Ea nhỏ, anốt hút được ít điện tử, dòng Ia nhỏ. Các hình vẽ 4 – b và hình 4 – c là mạch điện đèn hai cực đã vẽ đơn thuần, những mạch sợi nung và mạch anốt chỉ cần bộc lộ tới đầu nối vào nguồn Ei và Ea hoặc hoàn toàn có thể lược đi không vẽ mạch nung sợi như hình 4 – c coi rằng đương nhiên phải có đấu mạch nung sợi thì đèn mới thao tác được hoặc mạch nung sợi đó đã được bộc lộ ở một phần khác của sơ đồ. Mạch nung sợi đèn hai cực hoàn toàn có thể dùng điện xoay chiều. Trên sơ đồ hoàn toàn có thể vẽ mũi tên từ hai đầu sợi nung FF chỉ tới ký hiệu cuộn dây ở biến áp phân phối cho mạch nung sợi, không cần lê dài nét vẽ tới tận cuộn dây làm rối mắt khi đọc sơ đồ. Đèn điện tử 3 cực : Từ khi Liđơ forét đưa thêm những mắt lưới đặt giữa anốt và catốt đèn hai cực thì đèn ba cực sinh ra và có nhiều tính năng kỹ thuật. Lưới là những vòng dây mảnh đặt trên những giá đỡ và nằm giữa anốt và catốt. Luồng điện tử bay từ catốt sang anốt phải bay qua những mắt lưới và bị lưới tinh chỉnh và điều khiển khống chế. Lưới được ký hiệu là g và được đấu vào nguồn điện áp để cung ứng cho lưới gọi là nguồn điện lưới. Điện áp đo giữa lưới và catốt gọi là điện áp lưới Ug. Hinh55 Hình 5 là hình vẽ cắt cho thấy rõ cấu trúc bên trong của một đèn ba cực, trong đó : 1. Vỏ thủy tinh 2. Anốt 3. Catốt 4. Cục ghéttơ để hút khí, nâng cao độ chân không 5. Tấm mica làm giá đỡ 6. Lưới điều khiển và tinh chỉnh 7. Sợi nung 8. Chân đèn. Tùy theo điện áp của lưới mà dòng điện anốt Ia bị khống chế làm cho hoàn toàn có thể Open hoặc không Open, trị số lớn lên hoặc nhỏ đi. Một sự biển đổi nhỏ ở lưới cũng làm cho dòng Ia bị biến thiên lớn. Vậy là đèn ba cực có năng lực khuếch đại mà lưới là tác nhân quan trọng quyết định hành động sự khuếch đại đó. Như vậy đèn ba cực là đèn ngoài mạch nung sợi ra, có ba điện cực : – Catốt để phát xạ điện tử – Anốt để hút điện tử Hinh 6 – Lưới để khống chế luồng điện tử đó. Mạch điện của đèn ba cực : Mạch điện của đèn ba cực như hình 6 trong đó mạch nung sợi đã được vẽ đơn thuần đi. Ta phân biệt : – Mạch anốt là mạch đấu nguồn anốt Ea vào anốt và catốt của đèn. Trong mạch anốt có dòng anốt Ig. – Mạch lưới đấu nguồn lưới Ea vào giữa catốt và lưới của đèn. Trong mạch lưới hoàn toàn có thể do dòng lưới Ig. Trong hình 6 : 1. Là dòng lưới Ig chạy trong mạch lưới, bộc lộ bằng mũi tên nét đứt. 2. Là dòng anốt Ia chạy trong mạch anốt, bộc lộ bằng mũi tên nét liền. 3. Là nguồn phân phối cao áp anốt Ea. Với những trị số điện áp lưới khác nhau, lưới g khống chế dòng anốt Ia như trình diễn ở hình 7. Hinh 7 Ở hình a : Điện áp lưới Ug = 0, dòng Ia = 10 mA, dòng lưới Ig = 0. Điện áp anốt là 100V. Ở hình b : Điện áp lưới là âm, đơn cử là Ug = – 3V do nguồn điện lưới Eg đấu cực + vào catốt và cực – vào lưới. Lúc này dòng là bị giảm đi còn Ia = 5 mA. Dòng lưới Ig = 0. Ở hình c : Điện áp lưới là dương. Cụ thể là Ug = + 3V do nguồn điện lưới Eg đấu cực + vào lưới và cực – vào catốt. Lúc này dòng Ia tăng lên thành 30 mA. Đồng thời cũng Open dòng lướI Ig = 2 mA. Ở hình d : Điện áp vẫn dương, trị số lại tăng lên ( Ug = + 5V ). Lúc này dòng Ia tăng lên thành 40 mA. Dòng Ig cũng tăng lên thành 3 mA. Như vậy điện áp lưới có đặc thù khống chế rõ ràng : điện áp lươí âm, dòng Ia giảm nhỏ, không có dòng Ig. Nếu trị số điện áp của lưới dương, dòng Ia tăng lên, dòng Ig Open. Hinh 8 Nếu trị số điện áp của lưới âm quá hoặc dương quá ta sẽ có hiện tượng kỳ lạ cắt dòng anốt Ia như trình diễn ở hình 8. – Ở hình 8 – a điện áp lưới quá âm ( Ug = – 50V ). Lúc này đương nhiên là dòng lưới Ig = 0, dòng anốt Ia cũng bằng 0 vì lưới âm quá, đẩy toàn bộ những điện tử nào tới anốt được để tạo thành dòng anốt Ia. ta nói dòng anốt đã bị cắt. Điện áp lưới làm cắt dòng anốt Ia là điện áp cắt. – Ở hình 8 – b Lưới có điện áp dương lớn ( Ug = + 50V ). Lúc này do lưới ở gần catốt hơn và có điện áp dương nên hút hết tổng thể những điện tử từ catốt phát xạ, không còn điện tử bay tới anốt để tạo thành dòng anốt Ia thế cho nên dòng Ia cũng bằng không. Với chính sách công tác làm việc này, dòng lưới Ig rất lớn. Các điện tử đập vào lưới cũng có động năng và gây ra hiệu suất tiêu tán làm nóng lưới lên như trường hợp đập vào anốt làm nóng anốt. Anốt có cấu trúc lớn nên chịu được hiệu suất tiêu tán Pa lớn. Lưới có cấu trúc mảnh nên chỉ chịu được hiệu suất tiêu tán Pg nhỏ. Vì vậy nếu Ug dương quá khiến dòng lưới Ig tăng làm Pg tăng quá mức thì hoàn toàn có thể nung nóng làm đứt vòng lưới hoặc làm vòng lưới dãn ra, tác động ảnh hưởng tới cấu trúc của đèn và do đó làm thông số kỹ thuật của đèn bị đổi khác. Ngoài ra còn có những đèn điện tử bốn cực, năm cực mà chỉ ra mắt về cấu trúc sơ lược sau đây : Đèn bốn cực : Cấu tạo của những điện cực bên trong đèn bốn cực trong đó : 1. anốt 2. Lưới chắn 3. Lưới tinh chỉnh và điều khiển 4. Catốt 5. Sợi nung Để khắc phục hai điểm yếu kém cơ bản của đèn ba cực là thông số khuếch đại thấp và trị số điện dung giữa những cực lớn, người ta sắp xếp thêm một lưới thứ hai giữa lưới điều khiển và tinh chỉnh và anốt. Như vậy đèn bốn cực có 2 lưới : – Lưới thứ nhất gần anốt và gọi là lưới tinh chỉnh và điều khiển, người ta còn gọi tắt là lưới g1 – Lưới thứ hai gần anốt hơn lưới g1 và gọi là lưới chắn hay lưới g2. Cấu tạo bên trong đèn và vị trí của g1, g2 trình diễn ở hình 30 trong đó : Lưới thứ nhất g1 có điện áp một chiều là âm so với catôt. Ta gọi điện áp đó là thiên áp lưới g1 Lưới thứ hai g2 có điện áp dương so với catốt và do ở gần ca tốt hơn anốt nên tuy điện áp g2 không bằng điện áp anốt Ua, dòng điện tử bị lưới g2 hút rất mạnh. Như vậy thì dòng 1 a được lớn lên. Độ dốc S của đèn có trị số lớn, thông số khuếch đại µ của đèn cũng tăng lên. Lưới chắn g2 đặt giữa anốt và lưới g1 do đó nó có đặc thù một màn chắn. Màn chắn này lại được nối đất về mặt xoay chiều trải qua một tụ điện có điện dung tương đối lớn. Do đó điện dung giữa anốt và lưới tinh chỉnh và điều khiển g1 bị giảm đi và ảnh hưởng tác động của điện dung thông đường Cga bị hạn chế. Như vậy đèn bốn cực đã khắc phục được 2 điểm yếu kém cơ bản của đèn ba cực. Đèn năm cực : Để khắc phục điểm yếu kém của đèn bốn cực, người ta đặt thêm giữa lưới g2 và anốt một lưới thứ ba g3 có điện áp bằng điện áp catốt. Như vậy những điện tử phát xạ thứ cấp từ anốt bắn ra bị lưới g3 đẩy trở lại anốt và không bị lưới g2 hút nữa, lưới thứ ba g3 do đó được gọi tên là lưới triệt. Đèn có 3 lưới đó là đèn năm cực, Cấu tạo bên trong của đèn 5 cực gồm : 1. Bầu thủy tinh 2. Màn bọc kim phía ngoài. 3. Anốt 4. Giá đỡ những vòng lưới 5. Màn chắn bọc kim phía trong 6. Dây nối 7. Chân đèn 8. Tấm mica làm giá đỡ 9. Lưới triệt g3 10. Lưới chắn g2 11. Lưới tinh chỉnh và điều khiển g1 12. Catốt 13. Tấm đỡ cục ghettơ để hút khí dư, tăng chân không. Đặc tuyến của đèn điện tử : Hinh 9 Đặc tuyến anốt của đèn hai cực Như đã trình diễn ở phần trên, dòng anốt Ia nhờ vào vào điện áp anốt và sự phát xạ của catốt, tức là vào sự nung nóng catốt. Nói như vậy mới là phản ánh định tính của hiện tượng kỳ lạ. Muốn phản ánh định lượng sự biến thiên của dòng anốt Ia theo điện áp anốt Ua và điện áp nung sợi Ui người ta dùng những đặc tuyến anốt của đèn hai cực. Đặc tuyến anốt của đèn hai cực trình diễn trên hình 9 Trên đồ thì hình 9 – a, trục tung chỉ trị số dòng điện Ia, tính ra mA, trục hoành thông tư điện áp anốt Ua = 0 thì anốt không hút điện tử, do đó dòng Ia = 0. Tăng điện áp anốt lên dần thì anốt hút mạnh dần, dòng Ia tăng dần lên. Trên đồ thị ta thấy khi Ua tăng từ 0V tới 30V, dòng Ia tăng dần từ 0 mA tới 80 mA. Nếu liên tục tăng điện áp anốt trên 30V, dòng Ia chỉ hơi tăng một chút ít hoặc phần nhiều không tăng. Ta nói đèn đã bão hòa, lúc này catốt phát xạ được bao nhiêu điện tử thì anốt hút cả mà lúc này catốt không hề phát xạ nhiều hơn nữa được. Như vậy đặc tuyến anốt của đèn hai cực gồm 2 phần : Một phần tương đối thẳng phản ánh sự ngày càng tăng dòng Ia khi Ua tăng, một phần như nằm ngang phản ánh thực trạng bão hòa ; Ia không tăng thêm mặc dầu Ua có tăng. Trị số Ie lớn nhất không hề tăng thêm đó gọi là dòng bão hòa, nó chính là bằng dòng phát xạ Ie của catốt. Đồ thì ở hình 9 – b phản ánh sự tương quan giữa dòng Ia và điện áp nung sợi Ui. Khi Ui = 6V thì sự biến thiên của dòng Ia theo đường đặc tuyến tương ứng như với đường đặc tuyến ở hình 9 – a. Khi giảm điện áp nung sợi Ui xuống còn 5,5 V thì ở đoạn đầu, đặc tuyến cũng phản ánh sự biến thiên của Ia tỷ suất với Ua nhưng hiện tượng kỳ lạ bão hòa Open sớm hơn : khi Ua = 20 V thì dòng Ia đã bị bão hòa rồi. Đó là vì khi nung sợi giảm đi, nhiệt độ catốt giảm đi thì dòng phát xạ cũng giảm theo. Nếu giảm Ui xuống còn 4,5 V thì hiện tượng kỳ lạ bão hòa lại Open sớm hơn, với Ua = 12 V dòng Ia đã bị bão hòa rồi. Tóm lại, đặc tuyến anốt của đèn hai cực phản ánh sự biến thiên của dòng anốt Ia theo sự biến thiên của điện áp anốt Ua. Sự biến thiên này không đồng đều, có lúc bão hòa tức là dù Ua có tăng nhưng Ia sẽ không tăng. Đèn hai cực như vậy là một thành phần phi tuyến tức là không tuân theo định luật Ôm ( theo định luật Ôm, dòng điện tăng theo tỷ suất thuận với điện áp ). Đặc tuyến anốt của đèn 3 cực. Hinh 11 Đặc tuyến anốt của đèn ba cực biểu lộ sự biến thiên của dòng anốt Ia theo sự biến thiên của điện áp anốt. Trong đồ thị đặc tuyến anốt, tung độ vẫn bộc lộ dòng điện áp anốt Ua. Với mỗi trị số Ug khác nhau ta vẽ được một đường đặc tuyến anốt. Tập hợp những đặc tuyến anốt đó lại ta được một họ đặc tuyến anốt như hình 11 Ứng dụng : Đèn hai cực : Đèn hai cực có 2 tác dụng cơ bản là nắn điện và tách sóng Nắn điện : Hinh 13 Hinh 12 Là dùng đèn hai cực đấu trong mạch điện để biến hóa dòng xoay chiều thành dòng một chiều. Mạch dùng đèn hai cực nắn điện như hình 12 Điện áp xoay chiều đưa tới mạch anốt như hình 12 – b Dòng điện nắn được chảy qua gánh tiêu thụ như hình 12 – c. Trong thực tiễn, người ta dùng đèn hai cực kép tức là đèn hai cực đặt trong cùng một bóng và dùng mạch nắn cả hai nửa chu kỳ luân hồi như hình 13. Hình 13 : Mạch nắn điện cả chu kỳ luân hồi dùng đèn hai cực kép. Trong đó : – Hình a là mạch điện – Hình b là dạng điện áp đưa tới những anốt – Hình c là dòng Ii của nửa đèn có anốt A1 – Hình d là dòng I2 của nửa đèn có anốt A2 – Hình e là tổng hợp cả hai dòng I1 và I2 chạy qua gánh Rg Tách sóng : Là dùng đèn hai cực đấu trong mạch có dòng cao tần hay trung tân điều biến và do đó tách lấy thành phần âm tần để đưa ra sử dụng cho những mạch khuếch đại sau để đưa ra gánh sử dụng thành phần âm tần đó ( loa hoặc ống nghe ). Đèn ba cực : Đèn ba cực có 2 tác dụng khuếch đại và tạo xê dịch. Khuếch đại : Hinh 14 Hinh 15 Tác dụng khuếch đại của đèn 3 cực như đã trình diễn ở phần trên. Nói chung mạch lưới nhận tín hiệu cần khuếch đại và trên gánh mắc ở mạch anốt ta nhận thấy được tín hiệu đã khuếch đại Tùy theo tần số của tín hiệu mà sắp xếp linh phụ kiện ở mạch vào và gánh ở mạch ra. Hình 14 a là mạch khuếch đại cao tần có mạch lưới là khung cộng hưởng L1C1 và gánh anốt là khung cộng hưởng L2C2. Hình 14 b là mạch khuếch đại âm tần có mạch vào lưới là Micro và biến áp vào, gánh anốt là ống nghe T. Tạo sóng : Mạch điện dùng đèn ba cực để tạo sóng trình diễn ở hình 15. Khi khóa K đóng thì anốt được cấp cao áp. Có sự ghép giữa cuộn L của khung cộng hưởng LC ở mạch anốt với cuộn Lg ở mạch lưới. Sự ghép đó tạo nên sự hồi tiếp và mạch điện sẽ ở trạng thái tự kích : tự nó tạo ra dao đông có tần số bằng tần số cộng hưởng của khung cộng hưởng LC. Đèn điện tử 4 cực : Đèn bốn cực cũng được sử dụng để khuyếch đại và tạo giao động như đèn ba cực. Khi dùng đèn bốn cực cần chú ý quan tâm về trình tự cấp điện cho những cực, nếu không cấp điện đồng thời thì phải cấp điện cho mạch anốt trước khi cấp điện cho mạch lưới g2. Nếu cấp điện cho lưới g2 trước thì trong khoảng chừng thời hạn Ua = 0, dòng lưới sẽ có trị số rất lớn, hoàn toàn có thể vượt qua trị số được cho phép và làm cho hiệu suất tiêu tán trên lưới g2 ( Pg2 ) lớn quá mức và làm hỏng đèn. Trong những mạch điện dùng những nguồn khác nhau phân phối riêng rẽ cho anốt và cho lưới g2 thì phải sắp xếp mạch bảo vệ bảo vệ cho anốt, đồng thời khi đang khai thác nếu bị mất điện áp Ug2 thì phải tự động hóa cắt mạch cung ứng cho anốt hoặc tắt điện toàn máy. Những mạch rơle hoàn toàn có thể triển khai được những nhu yếu này. Ưu, điểm yếu kém của đèn điện tử so vơi những linh phụ kiện bán dẫn khác : Ưu điểm : Do điện tử có khối lượng rất nhỏ, hoạt động phần đông không có quán tính nên sự không chế luồng điện tử này hoàn toàn có thể tạo nên những luồng điện tức thời. Điện tử lại có diện tích quy hoạnh rất nhỏ cho nên vì thế khống chế luồng điện tử về mặt số lượng hoàn toàn có thể tạo được những dòng điện rất nhỏ cho những dụng cụ cần độ nhạy cao, những biến thiên rất nhỏ cũng được cảm nhận, hoàn toàn có thể tập trung chuyên sâu để tạo được dòng điện rất lớn cho những dụng cụ cần có hiệu suất mạnh. Đây chính là ưu điểm của đèn điện tử chân không so với những transistor điện tử bán dẫn khiến cho chúng còn được sử dụng trong những bộ ampli hiệu suất để khuyếch đại tín hiệu tương tự như. ( Ở transitor hoàn toàn có thể không ” mở ” khi mức độ tín hiệu ( tựa như ) thấp hơn một giá trị nhất định nào đó, dẫn đến sự khuếch đại bị thất thoát, làm tác động ảnh hưởng đến âm thanh được khuếch đại ) Nhược điểm : Hệ số khuyếch đại µ không lớn được, thường µ không vượt quá 100. Đó là vì những vòng mắt lưới không hề làm xít quá được. Muốn tăng µ thì phải làm những vòng lưới xít lại nhưng xít quá thì điện tử khó bay qua để tới anốt. Điện dung giữa những cực trị có trị số lớn : Điện dung giữa những cực Cgk, Cak, Cga so với cao tần có dung kháng nhỏ nên hoàn toàn có thể gây tác động ảnh hưởng vào mạch điện. Trong mạch khuếch đại cao tần, tụ Cag tạo một đường đi cho cao tần giữa lưới và anốt. Như vậy tín hiệu vào hoàn toàn có thể đi qua Cag để sang gánh là khung cộng hưởng ; điện áp từ anốt hoàn toàn có thể đi qua Cag để trở về mạch lưới, tạo thành hồi tiếp nội bộ …. Tuổi thọ của đèn và những yếu tố tác động ảnh hưởng : Tuổi thọ của bóng được bộc lộ năng lực phát xạ của cathode, hay nói cách khác chính là tuổi thọ của cathode. Vì vậy tuổi thọ phụ thuộc vào vào phong cách thiết kế, vật tư làm cathode của từng loại bóng và tùy vào điều kiện kèm theo hoạt động giải trí của bóng ( chính sách khai thác, nhiệt độ thiên nhiên và môi trường ). 1. Tuổi thọ của đèn thường thường tính theo giờ thao tác, từ đó hoàn toàn có thể quy đổi ra năm hầu hết là 10.000 giờ trong điều kiện kèm theo thao tác thông thường, riêng biệt có 1 số ít loại đèn đặc biệt quan trọng hoàn toàn có thể đến 100.000 giờ. 2. Những yếu tố tác động ảnh hưởng đến tuổi thọ của đèn : – Điện áp anode quá cao -> đèn bị quá áp – Dòng điện chảy qua đèn cao, liên tục vượt mức được cho phép. Đỏ anode nên chóng hỏng hơn thông thường. – Điện áp Vg không đúng, đèn hoạt động giải trí không đúng chính sách thì hiệu suất cao sử dụng không cao. – Tụ thoát catot quá lớn đều này thì ít tác động ảnh hưởng đến tuổi thọ của đèn. – Trở kháng tải quá bé so với tiêu chuẩn -> bị quá tải thì cũng có tác động ảnh hưởng nhất là những đèn công xuất. – Không tản được nhiệt = Sử dụng không hiệu suất cao, chóng già đèn – Rung động cơ khí = so với những đèn thông thường dễ bị những lỗi như chập, đứt sợi đốt, chập lưới, đứt cực …. – ” Vị trí ” và ” tư thế ” hoạt động giải trí không đúng … = Ít ảnh hưởng tác động đến tuổi thọ đèn 4. Khoảng thời hạn là nghe hay nhất trong chu kỳ luân hồi ” Sinh lão bệnh tử ” của đèn : Trong khoảng chừng thời hạn sống của đèn mà nhà phân phối công bố, nhưng có lẽ rằng hay nhất trong khoảng chừng từ sau rođa đến 2/3 thời hạn sống của đèn. 5. Một đèn được gọi là già khi : Độ phát xạ của katốt kém đi ( điện trở phát xạ tăng lên, hoàn toàn có thể đo được bằng đồng hồ đeo tay đo điện trở thông thường khi cấp điện áp nung tim đèn ), lọt khí tiến trình đầu. Vd : 300B là loại bóng có cathode làm bằng vật tư oxid coated nên tuổi thọ vào loại trung bình. 300B có rất nhiều loại và hầu hết có tuổi thọ từ 4000 h – 10.000 h. Loại như JJ Tesla, Sovtek là loại có tuổi thọ trung bình. Một số loại bóng NOS như của Western Electric có độ bền tương đối tốt. Còn 1 số ít loại 300B được phong cách thiết kế đặc biệt quan trọng như VV52, Valve Art 5300B, KR300B XLS. .. thì có cathode ăn dòng lớn hơn, anode chịu được áp cao hơn và có hiệu suất tiêu tán lớn hơn loại 300B thông thường. Trong phong cách thiết kế mạch, nếu tất cả chúng ta càng ép cathode phát xạ nhiều thì tuổi thọ của bóng càng ngắn. Đốt tim cho bóng cũng ảnh hưởng tác động tới tuổi thọ của bóng. Nhiệt độ môi trường tự nhiên xung quanh càng cao thì tuổi thọ của bóng càng giảm ( VD : đặt bóng hiệu suất sát với bóng nắn hoặc bóng hiệu suất bị chụp kín không có khoảng trống để tỏa nhiệt sẽ làm bóng mau hư ). TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. David Haliday – Robert Resnick – Jearl Walker, “ Cơ sở vật lí ”, tập bốn, Tr. 30 – 66. 2. Lương Duyên Bình, “ Vật Lý Đại Cương ”, Tập 2, Tr. 243 – 253. 3. – 127 k – 4. 5. 6. đèn_điện_tử_chân_không 7 .
Các file đính kèm theo tài liệu này :
- Đèn điện tử.doc
Source: https://dvn.com.vn/
Category : Nội Thất
