Теория. Общие моменты.

*

.


____Первые электронные лампы, или радиолампы, как их чаще именуют, были очень похожи на их прародительницу - электрическую лампочку, изобретённую в 1873 году нашим соотечественником А. Н. Лодыгиным. У этих радиоламп были прозрачные стеклянные баллоны такой же формы, как у электроламп. Их нити накала разогревались до белого каления и ярко светились.
____Современные стеклянные радиолампы внешне очень мало похожи на своих предшественниц, их нити накала совсем не светятся, а если и светятся, то тускло. Многие конструкции радиоламп утратили своё последнее сходство с электролампой, так как они почти целиком металлические, как например на фото ниже.


____В своё время изобретение электронных ламп произвело в радиотехнике подлинную революцию. Они коренным образом изменили конструкции передающих и приёмных устройств, увеличили их дальность действия. Они позволили радиотехнике сделать гигантский шаг вперёд и проникнуть во все области науки, техники, производства, в нашу жизнь. Но сейчас у электронных ламп есть серьёзные соперники - полупроводниковые приборы, диоды, стабилитроны, транзисторы, микросхемы и т. д. Они всё больше и больше теснят электронные лампы, а в некоторых областях и полностью их вытеснили, заняв их место в радиотехнических устройствах, например, таких как цифровая электроника.



____Любая радиолампа представляет собой стеклянный или стальной герметически закрытый сосуд - баллон.
____Внутри баллона воздух сильно разрежен, т. е. там почти нет воздуха. Его откачивают через небольшой отросток, имеющийся в нижней или верхней части баллона. Сильное разрежение, так называемый вакуум, - обязательное условие для работы радиолампы.
____В каждой радиолампе обязательно есть нить накала и анод. Анод представляет собой полый металлический цилиндр (иногда сплющенный), параллелепипед или металлические пластинки. Нить накала в большинстве радиоламп окружена одной или несколькими спиралями - это так называемые сетки. А все эти детали имеют общее название  - электроды радиолампы.
____По числу электродов различают двухэлектродные, трёхэлектродные, четырёх- и т. д. электродные радиолампы. Все электроды имеют выводы в виде металлических стерженьков - штырьков, впрессованных в круглый пластмассовый цоколь радиолампы или впаянных в утолщённое донышко стеклянного баллона. Нить накала соединена с двумя штырьками. Выводными штырьками радиолампа вставляется в гнёзда специальной колодки, называемой ламповой панелью. Через гнёзда в панели электроды радиолампы соединяются с другими деталями того устройства, в котором работает эта радиолампа. Ниже представлено фото, одного из типов ламповых панелек.


____Но лучше использовать ламповые панельки изготовленные из керамики, они обычно белого цвета, так как они хорошо выдерживают длительный перегрев. Например такие, как показано на фото ниже.


____Ниже на рисунке изображено внутреннее устройство радиолампы, имеющей всего два электрода, и условное обозначение радиолампы этого типа на схемах. Нить накала окружает цилиндрик удерживающийся на проволоке припаянной к штырьку. Это - анод. Слово "анод" означает положительный электрод. В противоположность ему нить накала называют также катодом.


____На схемах баллон лампы обозначают в виде окружности, нить накала - дужкой, вписанной в окружность, анод - короткой жирной чертой, расположенной над нитью накала, а выводные штырьки - тонкими линиями, выходящими за пределы окружности.


____Такие лампы называют двухэлектродными или диодами. Диоды - самые простые радиолампы.
____На рисунке ниже показано внутреннее устройство радиолампы, в которой кроме нити накала и анода есть ещё третий электрод - спираль из тонкой проволоки. Это - сетка. Она расположена между нитью накала и анодом и соединяется проволочным держателем со своим выводным штырьком. На схемах сетку обозначают жирным пунктиром. Такие лампы называют трёхэлектродными или триодами.


____Более сложные конструкции радиоламп имеют по несколько сеток, расположенных между нитью накала и анодом. Лампу с двумя сетками называют четырёхэлектродной лампой или тетродом, лампу с тремя сетками - пятиэлектродной или пентодом.
____Диоды применяются главным образом для детектирования модулированных колебаний высокой частоты и преобразования переменного тока в постоянный (в выпрямителях), а триоды, тетроды и пентоды - для генерирования и усиления электрических колебаний; триоды и пентоды могут быть одновременно детекторами и усилителями колебаний низкой частоты, создающихся при детектировании. Так работают эти лампы, например, в одноламповых приёмниках.



____Если кастрюлю, наполненную водой, поставить на огонь, то по мере нагревания частицы воды начинают двигаться всё быстрее и быстрее. Наконец, вода начинает бурлить, кипеть. При этом некоторые её частицы движутся с настолько большими скоростями, что отрываются от поверхности воды и покидают её. Вода испаряется.
____Нечто подобное мы наблюдаем в электронной лампе. Её нить накала - тонкая металлическая проволока - волосок (обычно из вольфрама). Если его нагреть до высокой температуры, пропуская через него ток, то некоторые из содержащихся в нём свободных электронов приобретут настолько большие скорости, что смогут преодолеть силы притяжения атомных ядер и отрываться от поверхности проводника. При этом вокруг нити накала образуется электронное облако. Это явление испускания электронов раскалённой нитью называется термоэлектрической эмиссией. Чем сильнее раскалён проводник, тем больше он испускает электронов, тем "гуще" электронное "облако". Когда говорят, что "лампа потеряла эмиссию", это значит, что с поверхности её электрода, испускающего электроны, в данном случае нити накала, свободные электроны в окружающее пространство по какой-то причине больше вылетать не могут. Лампа с потерянной эмиссией работать не будет.
____Однако, чтобы электроны могли вырываться из проводника, надо не только нагреть его, но и освободить окружающее пространство от воздуха. Если этого не сделать, вылетающие электроны потеряют скорость, "завязнут" в молекулах воздуха. Поэтому-то в электронной лампе и создают вакуум. Откачивать воздух необходимо ещё по одной причине: при высокой температуре проводник поглощает кислород воздуха, окисляется и быстро разрушается - сгорает.
____К этому нужно добавить, что на поверхность нити накала наносят слой окислов бария, стронция и кальция, обладающий способностью излучать электроны при сравнительно низкой температуре нагрева.



____Простую лампочку накаливания можно превратить в диод, если впаять внутрь её баллона металлическую пластинку и сделать от неё вывод наружу, как показано на рисунке ниже. Это будет анод диода. чтобы накалить нить, присоединим к её выводам батарею. Назовём её батареей накала и обозначим буквами Б_н. Возьмём ещё одну батарею и соединим её отрицательный полюс с одним из выводов нити накала, а положительный - с анодом. Эту батарею назовём анодной батареей и обозначим буквами Б_а. В этом случае анод лампы будет заряжен положительно относительно нити накала. Если в разрыв проводника, идущего от плюса анодной батареи к аноду, включить миллиамперметр, он покажет наличие тока в этой цепи.


____"Почему же в этой цепи течёт ток? Ведь между анодом и нитью нет электрического соединения".
____Нить накала испускает электроны. Анод имеет положительный заряд. Разноимённые заряды, как известно, всегда притягиваются. Поэтому под действием электрического поля, действующего между анодом и нитью накала, электроны устремляются к аноду. Из нити накала вылетают новые электроны, которые также летят к аноду. Достигнув анода, электроны движутся по соединительным проводникам, через миллиамперметр, анодную батарею и возвращаются к нити накала. Анодная батарея как бы перекачивает электроны с анода к нити накала.
____Явление образования в цепи диода потока электронов можно сравнить с движением пара в воздухе. Если над кипящей водой поместить крышку кастрюли или тарелку, то образовавшийся пар будет на ней охлаждаться и образовывать капельки воды. С помощью воронки мы можем эту воду вернуть обратно в кастрюлю. Получается как бы замкнутая цепь, по которой движутся частицы воды.
____Электрическая цепь, образуемая промежутком нить накала - анод, батареей Б_а и соединительными проводниками, называется анодной цепью лампы; ток, который течёт в этой цепи, - анодным током (на рисунке выше стрелками обозначено направление электронов; направление тока будет обратным), а напряжение между анодом и катодом лампы - анодным напряжением. Наряду с термином "анодное напряжение" применяют также термин "напряжение на аноде". Оба эти термина равнозначны (говоря "напряжение на аноде", подразумевают напряжение между анодом и катодом). Если полюсы анодной батареи или иного источника тока присоединены непосредственно к катоду и аноду лампы, то анодное напряжение равно напряжению анодной батареи.
____Кроме анодной цепи, в разобранной схеме есть ещё цепь накала, в которую входят: нить накала лампы, батарея Б_н и соединительные проводники. Ток в этой цепи называют током накала лампы, а напряжение на концах нити - напряжением накала.
____