En la electrónica, un tubo de vacío del, el tubo de electrón del (interior Norteamérica), la válvula termoiónica, o apenas la válvula (a otra parte); es un dispositivo usado al amplifica, interruptor, si no modifica, o crea una señal eléctrica controlando el movimiento de los electrones en un espacio de baja presión, a menudo no tubular en forma. Muchos dispositivos llamados los tubos de vacío se llenan del gas de baja presión: éstos son válvulas suaves supuestas (o tubos); a diferencia del tipo duro del vacío, que tienen la presión de gas interna reducida lo más lejos posible. Casi todos dependen de la emisión termal de los electrones, por lo tanto termoiónico. Esta dependencia de la temperatura es un detractor de distinción comparado a los dispositivos de estado sólido que no requieren ningún período inicial del calentamiento.

Los tubos de vacío eran los dispositivos críticos que permitieron el desarrollo de la tecnología de la electrónica, llevando al desarrollo y a la comercialización de las tecnologías tales que la difusión de radio, la televisión, el radar, la reproducción de alta fidelidad de sonidos, las redes grandes del teléfono, los tipos modernos de la computadora digital, y el control de proceso industrial. Muchas de estas tecnologías precedieron electrónica, pero era la electrónica que las hizo extensas y prácticas; las computadoras mecánicas tales como resbalar-reglas tienen casi extinto convertida debido a la electrónica.

Para la mayoría de los propósitos, el tubo de vacío ha sido substituido por los dispositivos de semiconductor de estado sólido tal como transistores y diodos de estado sólido para la mayoría de los usos, son más pequeñas, más eficiente, más confiable, y barato-cualquier como dispositivos discretos o como circuitos integrados sin embargo, los tubos todavía se utilizan en usos especializados: para la ingeniería razona como en transmisores de la radiofrecuencia del poder más elevado, o para su súplica estética en la amplificación audio moderna. Los tubos catódicos todavía se utilizan como los dispositivos de exhibición en la televisión fijan, vídeo supervisan y los osciloscopios aunque estén siendo substituidos a las varias tarifas por el LCDs y la otra forma especializada A Flat-panel de las exhibiciones del tubo de electrón, el magnetrón, son la fuente de energía de microonda en los hornos microondas y algunos sistemas del radar.

Explicación

Un tubo de vacío consiste en arreglos de los electrodos en un vacío dentro de un aislamiento, sobre temperature-resistant. Aunque el sobre sea clásico vidrio, los tubos de la energía utilizan a menudo de cerámica y el metal. Los electrodos se atan a los plomos que pasan a través del sobre vía un sello apretado del aire. En la mayoría de los tubos, los plomos se diseñan para tapar en un zócalo del tubo para el reemplazo fácil.

Los tubos de vacío más simples se asemejan a las bombillas incandescente en que hacen un del filamento sellar en un sobre de cristal que se ha evacuado de todo el aire. Cuando es caliente, el filamento lanza los electrones en el vacío: un llamado de proceso emisión termoiónica . La nube negatively-charged resultante de electrones se llama una carga de espacio . Estos electrones serán dibujados a un plateado de metal dentro del sobre, si la placa (también llamada el ánodo ) está positivamente - cargado concerniente al filamento (o al cátodo ). El resultado es un flujo de electrones del filamento a platear. Esto no puede trabajar en la dirección contraria porque la placa no es bastante heated emitir electrones. Este ejemplo muy simple descrito se puede considerar así para funcionar como diodo : un dispositivo que conduce la corriente solamente en una dirección. El diodo del tubo de vacío conduce la corriente convencional de la placa (ánodo) al filamento (cátodo); ésta es la dirección opuesta al flujo de electrones (llamados corriente del electrón).

Los tubos de vacío funcionan sobre todo en la función de la diferencia del gradiente del calor entre el cátodo caliente y el ánodo frío. Los tubos de vacío son intrínsecamente energía-ineficaz debido a este requisito operacional, desde el cerco del tubo dentro de un sobre de conservación del calor del aislamiento permitirían que el tubo entero alcanzara la misma temperatura, emisión de electrón resultante del ánodo que contraría el flujo actual unidireccional normal. Porque el tubo requiere un vacío funcionar, el enfriamiento de la convección del ánodo no es típicamente posible. En lugar el enfriamiento del ánodo ocurre sobre todo con la radiación de cuerpo negro y la conducción del calor al sobre de cristal externo vía el marco de montaje del ánodo. Una temperatura de funcionamiento del colmo se requiere típicamente para comenzar la emisión termal del ánodo que mantiene el gradiente de temperatura dentro del tubo evacuado. Los tubos fríos del cátodo existen sino se utilizan sobre todo en sistemas de iluminación, donde no está el propósito la regulación unidireccional de la energía funcional del tubo.

El tubo de vacío es un dispositivo voltaje-controlado del, con la relación entre la entrada y los circuitos de salida determinados por una transconductancia funcionan. El dispositivo de estado sólido análogo al tubo de vacío es lo más de cerca posible el JFET, aunque el tubo de vacío funcione típicamente en niveles lejos más altos del voltaje (y energía) que el JFET.

Historia del desarrollo

El siglo XIX consideró la investigación cada vez mayor con los tubos evacuados, tales como el Geissler y científicos de los tubos de Crookes que experimentaron con tal incluido los tubos Eugen Goldstein, el Nikola Tesla, el Juan Wilhelm Hittorf, el Thomas Edison, y muchos otros. Estos tubos eran sobre todo para los usos científicos especializados, o eran novedades, a excepción de la bombilla . La base puesta por estos científicos e inventores, sin embargo, era crítica al desarrollo de la tecnología del tubo de vacío.

Aunque el efecto de la emisión termoiónica fue divulgado original en 1873 por el Frederick Guthrie, es la investigación 1883 de Thomas Edison del " " del efecto de Edison ; eso se menciona más a menudo. Edison patentó puntualmente lo que él encontró, pero él no entendía el proceso.

Diodos y triodos

El inglés Juan Ambrose Fleming del físico trabajado como consultor de ingeniería para muchas firmas de tecnología de su día, incluyendo el teléfono de Edison; en 1904, como resultado de los experimentos conducidos en los bulbos del efecto de Edison importados de los E. y mientras que trabajaba como consejero científico a la compañía de Marconi, él desarrolló un dispositivo él llamó un " valve" de la oscilación; (porque pasa la corriente en solamente una dirección) o el kenotron, que se puede también utilizar como parte de un detector de onda de radio. Conocido más adelante como la válvula de Fleming y entonces el diodo, permitió que a la corriente eléctrica fluyera en solamente una dirección, permitiendo la rectificación de la corriente alternada. Su operación se describe minuciosamente en la sección anterior.

En el 1907 Lee De Forest colocó una porción doblada del alambre como pantalla, conocida más adelante como el " grid" electrodo, entre el filamento y el electrodo de la placa. Mientras que el voltaje aplicado a la rejilla fue variado de negativo al positivo, el número de electrones que fluyen del filamento a la placa variaría por consiguiente. Así la rejilla fue dicha electrostático al " control" la corriente de placa. El dispositivo trielectródico resultante era por lo tanto un amplificador excelente y muy sensible de voltajes. DeForest llamado su invención el " " del audión ;. En 1907, DeForest archivado para una versión trielectródica del audión para el uso en comuncaciones por radio. El dispositivo ahora se conoce como el triodo . Que seguían habiendo el dispositivo de De Forest's no era terminantemente un tubo de vacío, pero dependido claramente para su acción de la ionización relativamente de los niveles del gas después de la evacuación. La compañía de De Forest, en sus prospectos del audión, advirtió contra la operación que pudo hacer el vacío llegar a ser demasiado duro. El finlandés Eric Tigerstedt del inventor mejoró perceptiblemente en el diseño original del triodo en 1914, mientras que trabajaba en su proceso de la sonido-en-película en Berlín, Alemania. Los primeros triodos verdaderos del vacío eran el Pliotrons desarrollado por el Irving Langmuir en el laboratorio de investigación de General Electric ( Schenectady, Nueva York ) en 1915. Langmuir era uno de los primeros científicos para realizar que un vacío más duro mejoraría el comportamiento de amplificación del triodo. Pliotrons fue seguido de cerca por el tipo francés de “R” que estaba en uso extenso de los militares aliados antes de 1916. Estos dos tipos eran los primeros tubos verdaderos del vacío . Históricamente, los niveles del vacío en tubos de vacío de la producción se extendieron típicamente entre el µPa 10 al nPa 10.

La característica de funcionamiento no linear del triodo hizo a tubo temprano los amplificadores audios exhibir distorsiones armónicas en los bajos volúmenes. Éste no debe ser confundido con la sobremarcha que los amplificadores del tubo exhiben en los niveles en grandes cantidades (conocidos como el sonido del tubo). Para remediar el problema de la distorsión del bajo volumen, las curvas trazadas ingenieros corrientes de rejilla de la placa aplicada del voltaje y el resultar, y descubierto que había una gama de operación relativamente linear. Para utilizar esta gama, un voltaje negativo tuvo que ser aplicado a la rejilla para colocar el tubo en el " middle" del área linear sin la señal aplicada. Esto fue llamada la condición ociosa, y la corriente de placa a este punto el " current" ocioso;. Hoy esta corriente sería llamada el quieto o el que coloca actual. El voltaje que controlaba fue sobrepuesto sobre este de tensión fija, dando por resultado oscilaciones lineares de la corriente de placa para el positivo y oscilaciones negativos del voltaje de entrada. Este concepto fue llamado el diagonal de la rejilla.

Las baterías fueron diseñadas para proporcionar los varios voltajes requeridos por los tubos en sistemas de radio tempranos. En terminología norteamericana, el " A" las baterías proporcionaron el voltaje del filamento. Aunque la terminología norteamericana llame esto la batería de A, la mayor parte de el mundo de habla inglesa la sabe al lado de una etiqueta descriptiva: la fuente o la batería del LT (tensión baja). Éstos eran a menudo recargables-generalmente del tipo de plomo que se extendía a partir del 2 a 12 voltios (1-6 células) con solo, las células dobles y triples que eran las mas comunes. Porque estas baterías produjeron 2 V, 4 V o 6 V, calentadores del tubo fueron diseñados para funcionar en el esquema de esos voltajes-uno que continúa siendo seguido hoy. En radios portables, las baterías de la linterna (antorcha) fueron utilizadas a veces.

El " B" las baterías (en inglés norteamericano) proporcionaron el voltaje de la placa. Éstos estaban generalmente de construcción de la pila seca, conteniendo muchas pequeñas células de 1. Vinieron típicamente en grados de 22.5, 90 o 135 voltios y fueron hechos de las baterías en serie del cinc-carbón. A este día, el voltaje de la placa se refiere como B+, pero solamente en América. El resto del mundo de habla inglesa llama esto la fuente o batería del HT (alta tensión).

Algunos sistemas utilizaron el " C" baterías (ingleses norteamericanos) para proporcionar diagonal de la rejilla, aunque muchos circuitos utilizaran los divisores de voltaje de los resistores del escape de rejilla o el diagonal del cátodo para proporcionar diagonal apropiado del tubo. La mayor parte de el mundo de habla inglesa llama esto simplemente la “rejilla la batería diagonal”.

Calefacción directa e indirecta

Muchas otras innovaciones siguieron. Llegó a ser común para utilizar el filamento para calentar un electrodo separado llamado el cátodo, y para utilizar este cátodo como la fuente de flujo del electrón en el tubo algo que el filamento sí mismo. Esto redujo al mínimo la introducción de ronquido cuando el filamento fue energizado con la corriente alternada . En tales tubos, el filamento se llama un calentador para distinguirlo como elemento inactivo.

Tetrodos y pentodos

Cuando los triodos primero fueron utilizados en los radiotransmisores y los receptores, fue encontrado que tenían una tendencia a oscilar debido al ánodo parásito a la capacitancia de la rejilla. Muchos circuitos complejos fueron desarrollados para reducir este problema (e. el amplificador del neutrodino ), pero probaron insatisfactorio sobre amplias gamas de frecuencias. Fue descubierto que la adición de una segunda rejilla, situada entre la rejilla de control y la placa y llamada una rejilla de pantalla podría solucionar estos problemas. Un voltaje positivo levemente más bajo que el voltaje de la placa fue aplicado a él, y la rejilla de pantalla fue puenteada (para los de alta frecuencia) para moler con un condensador. Este arreglo desemparejó el ánodo y la primera rejilla, eliminando totalmente el problema de la oscilación. Un efecto secundario adicional de esta segunda rejilla es que la capacitancia de Miller también está reducida, que mejora aumento en el de alta frecuencia. Este tubo de la dos-rejilla se llama un tetrodo, significando cuatro electrodos activos. Sin embargo, el tetrodo tiene algunos nuevos problemas. En cualquier tubo, los electrones pegan el ánodo difícilmente bastante para eliminar los electrones secundarios . En un triodo estos electrones (menos enérgios) no pueden alcanzar la rejilla o el cátodo, y son recobrados por el ánodo. Pero en un tetrodo, pueden ser capturados por la segunda rejilla, reduciendo la corriente de placa y la amplificación del circuito. Puesto que los electrones secundarios pueden exceder en número los electrones primarios, en el peor caso, particularmente cuando el voltaje de la placa sumerge debajo del voltaje de la pantalla, la corriente de placa puede ir realmente abajo con el aumento de voltaje de la placa. Éste es el " kink" del tetrodo; (véase la referencia para un diagrama de este efecto en el tetrodo RCA-235). Otra consecuencia de este efecto es ésa bajo sobrecarga severa, la corriente recogida por la rejilla de pantalla puede hacerla recalentarse y derretir, destruyendo el tubo.

La solución era otra vez agregar otra rejilla, llamada una rejilla del supresor. Esta tercera rejilla era en polarización negativa en o la tierra o el voltaje del cátodo y su voltaje negativo (concerniente al ánodo) suprimieron electrostático los electrones secundarios rechazándolos detrás hacia el ánodo. Este tubo de la tres-rejilla se llama un pentodo, significando cinco electrodos.

Otras variaciones

¡unión mal hecha evidente entre los nombres y los números de rejillas no es un error. El nombre refiere al número total de electrodos, mientras que el número es solamente las rejillas, no el emisor y el colector. -->

La conversión de frecuencia se puede lograr por muchos diversos métodos en los receptores superheterodinos . Los tubos con 5 rejillas, llamadas los convertidores de Pentagrid fueron utilizados generalmente, aunque las alternativas tales como usar una combinación de un triodo con un hexode también fueran utilizadas. Incluso los octodos se han utilizado para la conversión de frecuencia. Las rejillas adicionales son o las rejillas de control con diversas señales aplicadas a cada uno, o las rejillas de pantalla que en muchos diseña una rejilla especial actuaban como segunda placa “agujereada” para proporcionar un oscilador incorporado, que entonces juntó esta señal con la señal de radio entrante. Estas señales crean un efecto solo, combinado sobre la corriente de placa (y así la señal hecha salir) del circuito del tubo. El heptode, o el convertidor de Pentagrid, era más el campo común de éstos. 6BE6 es un ejemplo de un heptode (nota que el primer número en la identificación del tubo indica el voltaje del filamento).

Para reducir el coste y la complejidad del equipo de radio, antes de 1940 era práctica común combinar más de una función, o más de un sistema de elementos en el bulbo de un solo tubo. El único constreñimiento era donde las patentes, y otras consideraciones de la autorización requirieron el uso de tubos múltiples. Ver la asociación británica de la válvula

Por ejemplo, el tipo 55 del RCA era un triodo del diodo doble usado como un detector, un rectificador y preamplificación audio del control de aumento automático en radios accionadas CA tempranas. El mismo sistema de tubos incluyó a menudo la salida audio del triodo dual 53.

Otro de tipo precoz del tubo de muchas secciones, el 6SN7, es un " triode" dual; cuál, para la mayoría de los propósitos, puede realizar las funciones de dos tubos del triodo, mientras que toma mitad de tanto espacio y cálculo del coste menos. El 12AX7 es un triodo high-gain dual ampliamente utilizado en los amplificadores de la guitarra, los preamplificación audios, y los instrumentos.

La invención de la base miniatura del tubo de 9 pernos, además de permitir a la familia 12AX7, también permitió muchos otros tubos multi de la sección, tales como el pentodo del triodo 6GH8 . Junto con un anfitrión de tubos similares, el 6GH8 era absolutamente popular en receptores de la televisión . Algunas televisiones del color utilizaron tipos exóticos como el 6JH8 que tenía dos placas y electrodos de la desviación de viga (conocidos como “tubo de la viga de la hoja”). Los tubos de vacío usados como esto fueron diseñados para la desmodulación de señales síncronas, un ejemplo cuyo es la desmodulación del color para los receptores de televisión.

El deseo de incluir muchas funciones en un sobre dio lugar al Compactron de General Electric. Una unidad típica, el tubo de 6AG11 Compactron contuvo dos triodos y dos diodos, pero muchas en la serie tenían triodos triples.

Un ejemplo temprano de dispositivos múltiples en un sobre era el Loewe 3NF . Este dispositivo de los años 20 tenía 3 triodos en un solo sobre de cristal junto con todos los condensadores y resistores fijos requeridos para hacer un receptor de radio completo. Pues el sistema de Loewe tenía solamente un tubeholder, podía socavar substancialmente la competición puesto que, en Alemania, el impuesto de estado fue impuesto por el número de tubeholders. Sin embargo, la confiabilidad fue comprometida, y los costes de producción para el tubo eran mucho mayores.

Loewe era también ofrecer el 2NF (dos tetrodos más componentes pasivos) y el WG38 (dos pentodos, un triodo y los componentes pasivos).

El tubo de la energía de la viga es generalmente un tetrodo con la adición de electrodos de viga-formación, que toman el lugar de la rejilla del supresor. Estas placas angulosas se centran la corriente del electrón sobre ciertos puntos en el ánodo que puede soportar el calor generado por el impacto de números masivos de electrones, mientras que también proporciona comportamiento del pentodo. La colocación de los elementos en un tubo de energía de viga utiliza un diseño llamado " geometry" de la crítico-distancia;, que reduce al mínimo el " kink" del tetrodo;, capacitancia de la placa-rejilla, corriente de la pantalla-rejilla, y efectos de la emisión secundaria del ánodo, de la eficacia de conversión así cada vez mayor de energía. La rejilla de control y la rejilla de pantalla también se hieren con la misma echada, o el número de alambres por pulgada. Alineando la rejilla ata con alambre también ayudas para reducir la corriente de la pantalla, que representa energía perdida. Este diseño ayuda a superar algunas de las barreras prácticas a diseñar el poder más elevado, tubos de la energía de la eficacia alta. el 6L6 era el primer tubo de energía de viga popular, introducido por RCA en 1936. Los tubos correspondientes en Europa eran el KT66, el KT77 y el KT88 de GEC (el KT que se coloca para el " Kinkless Tetrode"). Las variaciones del diseño 6L6 son todavía ampliamente utilizadas en los amplificadores de la guitarra, haciéndole uno de las familias lo más de largo posible vivas del dispositivo electrónico de la historia. Las estrategias de diseño similares se utilizan en la construcción de los tetrodos de cerámica grandes de la energía usados en los radiotransmisores.

Tubos especial

Algunos tubos especial se construyen intencionalmente con los varios gases en el sobre. Por ejemplo, los tubos del regulador de voltaje contienen los gases inertes del vario tal como argón, helio o neón, y se aprovechan del hecho que estos gases quieren el ionizan en los voltajes fiables. Tiratron es un tubo especial llenado del gas o del mercurio de baja presión, algo cuyo se vaporiza. Como otros tubos, contiene un cátodo caliente y un ánodo, pero también un electrodo del control, que se comporta algo como la rejilla de un triodo. Cuando el electrodo del control comienza la conducción, el gas ioniza, y el electrodo del control puede cortar no más flujo actual; el " del tubo; latches" en la conducción. La eliminación de voltaje de la placa (ánodo) deja el gas desionizar, restaurando su estado non-conductive. Algunos tiratron pueden llevar las corrientes relativamente grandes para su tamaño físico. Un ejemplo es el tipo miniatura 2D21, considerado a menudo en las máquinas tocadiscos de los años 50 pues los interruptores de control para la versión del frío-cátodo de los relais A de tiratron, que utiliza una piscina del mercurio para su cátodo, se llaman un ignitrón (TM). Puede cambiar millares de amperios en sus versiones más grandes. Tiratron que contienen el hidrógeno tienen un de retraso de tiempo muy constante entre su pulso de abertura y conducción completa, y se han utilizado de largo en transmisores del radar. Tiratron se comportan como los rectificadores controlados por silicio

Los tubos tienen generalmente sobres de cristal, pero el metal, el cuarzo fundido (silicona ), y el de cerámica son opciones posibles. La primera versión del 6L6 utilizó un sobre del metal sellado con los granos de cristal, mientras que un disco de cristal fundido al metal fue utilizado en versiones posteriores. El metal y de cerámica se utilizan casi exclusivamente para los tubos de la energía sobre 2 kilovatios de la disipación. El Nuvistor es un tubo minúsculo hecho solamente del metal y de cerámica. En algunos tubos de la energía, el sobre del metal es también el ánodo. 4CX800A es un tubo externo del ánodo de esta clase. El aire está soplado con un arsenal de aletas atadas al ánodo, así refrescándolo. Los tubos de la energía usar este esquema de enfriamiento son hasta 150 kilovatios disponibles de la disipación. Sobre ese nivel, se utiliza el enfriamiento del agua o del agua-vapor. El tubo de la alto-energía actualmente disponible es el Eimac 8974, un tetrodo refrigerado por agua forzado de la energía capaz de disipar 1. (Por la comparación, el transistor de la energía más grande puede disipar solamente cerca de 1 kilovatio.) Un par de 8974s es capaz de producir de 2 megavatios una energía audio. Los 8974 se utiliza solamente en instalaciones militares y comerciales exóticas de la radiofrecuencia.

Confiabilidad

El principal problema de la confiabilidad de un tubo es que el filamento o el cátodo es lentamente " " envenenado ; por los átomos de otros elementos en el tubo, que dañan su capacidad de emitir electrones. Los gases atrapados o los escapes lentos del gas pueden también dañar el cátodo o causar el fugitivo placa-actual debido a la ionización de las moléculas libres del gas. La dureza del vacío y la selección apropiada de materiales de construcción son las influencias principales en curso de la vida del tubo. Dependiendo del material, de la temperatura y de la construcción, el material superficial del cátodo puede también difundir sobre otros elementos. Los calentadores resistentes que calientan los cátodos pueden romper de una forma similar a los filamentos de la lámpara incandescente, pero hacen raramente, puesto que funcionan en temperaturas mucho más bajas que las lámparas. El modo de fallo del calentador, debido a su coeficiente de temperatura positivo, se asocia generalmente al período de ciclo inicial como resultado de la oleada actual switch-on. Un dispositivo negativo del coeficiente de temperatura, tal como un termistor, fue incorporado a veces en la fuente del calentador del equipo para compensar.

Otro problema importante de la confiabilidad es causado por fuga de aire en el tubo. El oxígeno en el aire reacciona generalmente químicamente con el filamento o el cátodo caliente, arruinándolo rápidamente. Los diseñadores trabajaron difícilmente para desarrollar los diseños del tubo que sellaron confiablemente. Éste era porqué la mayoría de los tubos fueron construidos del vidrio. Metal las aleaciones (tales como Cunife y Fernico ) y los vidrios habían sido desarrollados para las bombillas que ampliado y contratado en cantidades similares, pues la temperatura cambió. Éstos hicieron fácil construir un sobre aislador del vidrio, mientras que pasaban los alambres de la conexión a través del vidrio a los electrodos.

Cuando un tubo de vacío se sobrecarga o se funciona más allá de su disipación del diseño, su ánodo (placa) puede brillar intensamente rojo. En el equipo del consumidor, una placa que brilla intensamente es universal una muestra de un tubo sobrecargado y se debe corregir inmediatamente. Sin embargo, algunos tubos que transmiten grandes se diseñan para funcionar con sus ánodos en rojo, anaranjado, o en casos raros, el calor blanco.

Vacío

Es muy importante que el vacío dentro del sobre esté como perfecto, o " hard", como sea posible. Sigue habiendo el cualquier de los átomos del gas pudo ser ionizado en los voltajes de funcionamiento, y conducirá electricidad entre los elementos de una manera incontrolada. Esto puede llevar a la operación errática o aún a la destrucción catastrófica del tubo y del trazado de circuito asociado. El aire libre de Unabsorbed ioniza y llega a ser a veces visible como descarga de resplandor rosado-púrpura entre los elementos del tubo.

Para evitar que cualquier gas restante permanezca en un estado libre en el tubo, los tubos modernos se construyen con el " Quot de los compradores ;, que son generalmente pequeños, los canales circulares llenaron de los metales que oxidan rápidamente, con el bario siendo los mas comunes. Mientras que se está evacuando el sobre del tubo, las piezas internas a menos que el comprador sea calentado por la calefacción de inducción de RF para extraer cualquier gas restante del metal. El tubo entonces se sella y el comprador es calentado a una temperatura alta, otra vez por la calefacción de inducción de la radiofrecuencia. Esto hace el material evaporarse, la absorción/reaccionando con cualquier gas residual y generalmente dejando un depósito metálico plata-coloreado en el interior del sobre del tubo. El comprador continúa absorbiendo cualquier molécula del gas que se escape en el tubo durante su vida laboral. Si un tubo desarrolla una grieta en el sobre, las vueltas de este depósito un color blanco cuando reacciona con el oxígeno atmosférico . El transmitir grande y los tubos especializados utilizan a menudo materiales más exóticos del comprador, tales como circonio . Los tubos gettered tempranos utilizaron los compradores basados fósforo y estos tubos son fácilmente identificables, pues el fósforo deja un depósito característico de la naranja o del arco iris en el vidrio. El uso del fósforo era de breve duración y fue substituido rápidamente por los compradores superiores del bario. Desemejante de los compradores del bario, el fósforo no absorbió cualquier gases más otra una vez que había encendido.

Tubos que transmiten

Los tubos que transmiten grandes tienen filamentos del tungsteno el contener de un pequeño rastro del torio . Una capa delgada de los átomos del torio forma en el exterior del alambre cuando está calentada, sirviendo como fuente eficiente de electrones. El torio se evapora lentamente de la superficie del alambre, mientras que el nuevo difuso de los átomos del torio a la superficie para substituirlos. Tales cátodos thoriated del tungsteno entregan rutinario cursos de la vida en los diez de millares de horas. El expediente demandado es llevado a cabo por un tetrodo de la energía de Eimac usado en un transmisor de la estación de radio de Los Ángeles, que fue quitado de servicio después de 80.000 horas (~9 años) de operación sin nada especial que destacar. Los tubos que transmiten también se demandan para sobrevivir huelgas de relámpago más a menudo que lo hacen los transmisores del transistor. Para los niveles de energía del RF sobre 20 kilovatios, los tubos de vacío son comúnmente más eficientes y confiables que los circuitos de estado sólido similares.

Recepción de los tubos

Cátodos en pequeño " receiving" los tubos están cubiertos con una mezcla del óxido de bario y del óxido del estroncio, a veces con la adición del óxido de calcio o del óxido de aluminio . Un calentador eléctrico se inserta en la manga del cátodo, y es aislado de él eléctricamente por una capa del óxido de aluminio . Esta construcción compleja hace los átomos del bario y del estroncio difundir a la superficie del cátodo cuando está calentada a cerca de 780 grados de Celsius, así emitiendo electrones.

Tubos de vacío de la computadora

Lista de computadoras del tubo de vacío

Coloso

diseñador de s de la computadora coloso el el ', el Dr. Tommy florece, tenía una teoría que la mayor parte de la falta de fiabilidad fue causada durante energía abajo y (principalmente) energía para arriba. Una vez que el coloso fue construido e instalado, fue encendido y se fue encendido (con.) el funcionamiento de los generadores diesel redundantes duales (la fuente de cañerías del tiempo de guerra que es considerada demasiado no fiable). La única vez que fue apagado estaba para la conversión al coloso Mk2 y la adición de otros 500 o tan los tubos. Otro 9 coloso Mk2s fue construido, y las 10 máquinas funcionaron con un grado asombrosamente de confiabilidad. El único problema era que los 10 colosos consumieron 15 kilovatios de energía cada uno, 24 horas al día, 365 días al año-casi todo de él para los calentadores del tubo.

Torbellino

Para cumplir los requisitos únicos de la confiabilidad del torbellino temprano de la calculadora numérica, fue encontrado necesario construir el " especial; tubes" del vacío de la computadora; con vida extendida del cátodo. El problema del curso de la vida corto fue remontado a la evaporación del silicio, usada en la aleación del tungsteno para hacer el alambre del calentador más fácil dibujar. La eliminación del silicio de la aleación del alambre del calentador (y de pagar extraordinariamente un reemplazo más frecuente de los dados del dibujo del alambre ) permitió la producción de tubos que eran bastante confiables para el proyecto del torbellino. Los tubos se convirtieron para el torbellino encontraron más adelante su manera en el sistema informático SABIO de la defensa aérea gigante . Las capas de gran pureza de la tubería y del cátodo del níquel liberan de los materiales que pueden envenenar la emisión (tal como silicatos y aluminio ) también contribuyen a la vida larga del cátodo. El primer tal " tube" de la computadora; era 7AK7 de Sylvania de 1948. Por el a finales de la década de 1950 era rutinario para la especial-calidad que los tubos small-signal duran para los centenares de millares de horas algo que millares, si estuvo funcionado conservador. Esta confiabilidad hizo los amplificadores del mediados de-cable en los cables del submarino posibles.

Segunda Guerra Mundial

Cerca del final de la Segunda Guerra Mundial, hacer radios más rugosas, algunos aviones y radios del Ejército comenzaron a integrar los sobres del tubo en el aluminio del molde de la radio o los chasis del cinc . La radio se convirtió en apenas un circuito impreso con los componentes del no-tubo, soldados al chasis que contuvo todos los tubos. Otra idea de WWII era hacer muy pequeño y los tubos de cristal rugosos, para el uso en detectores de metales de la radiofrecuencia se incorporaron original a cáscaras de la artillería . Estos fusibles de la proximidad hicieron la artillería más eficaz. Los tubos minúsculos eran más adelante conocidos como " subminiature" tipos. Eran ampliamente utilizados en militares de los años 50 y electrónica de aviación.

Usos

Los tubos eran ubicuos en las generaciones primeras de dispositivos electrónicos, tales como televisiones de las radios y computadoras tempranas tal como el coloso que utilizó 2000 tubos, el ENIAC que utilizaron casi 18.000 tubos, y el IBM 700 series .

Los tubos de vacío son menos susceptibles al efecto del pulso electromágnetico nuclear esta característica de las explosiones los mantuvieron funcionando para los usos militares de cierto largos después de que los transistores los hubieran substituido a otra parte. Los tubos de vacío todavía se utilizan para los usos muy de alta potencia tales como calefacción industrial de la radiofrecuencia de los hornos microondas, y la amplificación de la energía para la difusión. Muchos ingenieros audios profesionales de Audiophiles, y los músicos prefieren las características del equipo audio basadas en los tubos de vacío sobre la electrónica basada en los transistores porque es este sonido del tubo así que solicitado hay muchas compañías que todavía hacen el hardware audio especializado que ofrece tecnología del tubo. Los tubos todavía se están fabricando hoy en China (Shuguang), Rusia (Reflector Corp. y los dispositivos de electrón de Svetlana), los E.) y Eslovaquia (JJ-Electrónica).

El sonido característico produjo por un amplificador basado tubo con los tubos sobrecargados (abrumado) es ampliamente utilizado en la amplificación de la guitarra eléctrica, y ha definido la textura de algunos géneros de la música, tales como roca y azules clásicos. Los guitarristas prefieren a menudo amplificadores del tubo para el calor percibido de su tono y del efecto natural de la compresión que pueden aplicarse a una señal de entrada.

En 2002, el AOpen del fabricante de la placa madre de la computadora trajo detrás el tubo de vacío para el uso moderno de la computadora lanzando la placa madre del Tubo-G de AX4GE. Esta placa madre utiliza un tubo de vacío de Sovtek 6922 como parte de la tecnología de TubeSound de AOpen. AOpen demanda que el tubo de vacío trae el sonido superior.

Enfriamiento

Todo el calor del producto de los tubos de vacío mientras que funciona. Comparado a los dispositivos de semiconductor, tubos más grandes funcionan en los niveles de una energía más alta y por lo tanto disipan más calor. Disipan a la mayoría del calor en el ánodo, aunque algo de las rejillas puede también disipar energía. El calentador del tubo también contribuye al total, y es una fuente que los semiconductores están libres de. La precaución del debe ser utilizada en la manipulación de los tubos heated, mientras que la temperatura del vidrio puede estar arriba bastante quemar a fácilmente y rápidamente la piel, incluso con los tubos miniatura de baja potencia.

Para quitar generó calor, los varios métodos de enfriamiento puede ser utilizada. Para los dispositivos de la disipación de las energías bajas, el calor se irradia de ánodo-él que es ennegrecido a menudo en la superficie externa para asistir a la radiación infrarroja. La circulación de aire o la convección natural se requiere generalmente para guardar los tubos de la energía del recalentamiento. Para la disipación de una energía más grande, el aire a presión que se refresca (los ventiladores) puede ser requerido.

Del inicio de esta tecnología hasta los años 50, el acercamiento dominante a los tubos de enfriamiento de las energías bajas seguía siendo faltas inmediatas o muy a corto plazo el evitar dirigido. Para los usos no críticos del consumidor, y en la ausencia de alternativas tecnológicas, las faltas del tubo no crearon los problemas graves para los fabricantes de equipamiento, pues el coste de reemplazos del tubo fue llevado por los usuarios finales acostumbrados de largo a la experiencia. Algunos tubos para el mercado de la defensa de los E. ofrecieron una cubierta del metal, en comparación con el vidrio, y un final opaco, negro que facilitó la conducción de calor y el enfriamiento radiativo. En algunos usos profesionales sumamente especializados donde estaba inadmisible el reemplazo, por ejemplo los repetidores submarinos del cable, ningunas faltas eran aceptable. Por otra parte, como el tubo de vacío basó los sistemas de defensa cada vez más complejo y se desplegaron en números cada vez mayores, se ponía de manifiesto que las faltas de punto que eran individualmente fáciles de diagnosticar y de rectificar tenían un efecto devastador en el Uptime de los sistemas que contuvieron diez, centenares, y especialmente millares de tubos. Esto dio lugar en la creación de los tubos duraderos especiales para los proyectos tales como torbellino y el SABIO, y también a los protectores especiales del tubo que ayudaron a la dispersión del calor y se podrían adaptar en el equipo existente. Estos protectores actúan mejorando la conducción de calor de la superficie del tubo al protector sí mismo por medio de diez de las lengüetas de cobre en contacto con el tubo de cristal, y tienen un final opaco, negro del exterior para la radiación térmica mejorada.

Los tubos de alta potencia en transmisores o amplificadores de energía más viejos, grandes son enfriados por líquido, generalmente con agua desionizada para el traspaso térmico a un radiador externo, similar al sistema de enfriamiento de un motor de combustión interna. Puesto que el ánodo es generalmente el elemento refrescado, el voltaje del ánodo aparece directo en la superficie del agua de enfriamiento, así requiriendo el agua ser un aislador eléctrico. Si no el alto voltaje se puede conducir a través del agua de enfriamiento al sistema del radiador; por lo tanto la necesidad del agua desionizada. Tales sistemas tienen generalmente un monitor incorporado de la agua-conductancia que cierre la fuente de la alta tensión (a menudo diez de kilovoltios) si la conductancia llega a ser demasiado alta. Algunos transmisores muy de alta potencia, tales como ésos usados en la difusión de la onda corta y comunicaciones del VLF, uso presurizaron el vapor para refrescarse. Los transmisores modernos usar los tubos principalmente en la sección del PA ahora son refrescados en gran parte por el aire a presión a través del radiador o del otro dispositivo de calor-hundimiento.

Otros dispositivos del tubo de vacío

Un arsenal extenso de dispositivos fue construido durante el período 1920-1960 usar técnicas vacuum-tube. La mayoría de los tales tubos fueron dejados obsoletos por los semiconductores; algunas técnicas para integrar los dispositivos múltiples en un solo módulo, compartiendo el mismo sobre de cristal se han discutido arriba, por ejemplo el Loewe 3NF . Los dispositivos electrónicos Vacuum-tube todavía en de uso común incluyen el magnetrón, el klistrón, el fotomultiplicador, el tubo de radiografía y el tubo catódico . El magnetrón es el tipo de tubo usado en todos los hornos microondas a pesar del estado plus ultra de avance en tecnología de semiconductor de la energía, el tubo de vacío todavía tiene ventajas de la confiabilidad y del coste para la producción de energía de alta frecuencia del RF. Los fotomultiplicadores siguen siendo los detectores más sensibles de la luz. Muchos osciloscopios de las televisiones y los monitores de la computadora todavía utilizan los tubos catódicos, aunque las pantallas planas están haciendo más populares mientras que gota de precios.

Las exhibiciones fluorescentes de uso general en los VCRs y los tableros de instrumentos automotores son realmente tubos de vacío, usar el fósforo - ánodos revestidos para formar los carácteres de la exhibición, y un cátodo filamentary heated como fuente del electrón. Estos dispositivos correctamente se llaman " VFDs", o exhibiciones fluorescentes del vacío. Porque los filamentos están en la visión, deben ser funcionados en las temperaturas donde no brilla intensamente el filamento visiblemente. Es relativamente fácil crear diseños de exhibición alto modificados para requisitos particulares de VFD, con todas las leyendas requeridas para una tarea específica. Estos dispositivos se encuentran a menudo en los usos automotores, donde su alto brillo permite el leer de la exhibición en luz del día.

Algunos tubos, como el Carcinotrons de los tubos de onda que viaja de los magnetrones y los efectos magnéticos y electrostáticos de la cosechadora de los klistrones . Éstos son (generalmente banda estrecha) productores eficientes del RF y todavía encuentran uso en el radar, los hornos microondas y la calefacción industrial.

Los Gyrotrons o los MASER del vacío, usados para generar la venda del milímetro del poder más elevado agitan, son los tubos de vacío magnéticos en los cuales un efecto relativista del pequeño, debido al alto voltaje, se utiliza para agrupar los electrones. Los lasers de electrón libre usados para generar la luz y quizás incluso los rayos coherentes del poder más elevado X son tubos de vacío alto relativistas conducidos por los aceleradores de partícula de la alta energía.

Los aceleradores de partícula se pueden considerar los tubos de vacío que funcionan al revés, los campos eléctricos que conducen los electrones, u otras partículas cargadas. A este respecto, un tubo catódico es un acelerador de partícula.

Un tubo en el cual los electrones se mueven con un vacío (o medio gaseoso) dentro de un sobre a prueba de gas genéricamente se llama un tubo de electrón del .

Algunos diseños del micrófono de condensador utilizan los preamplificadores incorporados del tubo de vacío

Hoy, las cuentas de empresas pequeñas son los amplificadores y los preamplificación de Audiophile de la fabricación que utilizan los tubos de vacío.

El tubo de vacío del puede también significar un tubo con un vacío . se utiliza para la demostración, y los experimentos con, de la caída libre .

Tubos de vacío del emisor del campo

En los años del siglo XXI ha habido el interés renovado en tubos de vacío, este vez bajo la forma de circuitos integrados que el diseño más común utiliza un emisor frío del campo del cátodo, con los electrones emitidos de un número de agudo nano-escala las extremidades formadas en la superficie de un cátodo del metal.

Sus ventajas incluyen la robustez grandemente realzada combinada con la capacidad de proporcionar salidas del poder más elevado en las consumiciones de las energías bajas. Funcionando en los mismos principios que los tubos tradicionales, los cátodos del dispositivo del prototipo se han construido con las extremidades del emisor formadas usar los nanotubes y grabando al agua fuerte los electrodos como aletas con bisagras (similares a la tecnología usada para crear los espejos microscópicos usados en la luz de Digitaces que procesa ) que son defendidas verticales un campo magnético .

Tales microtubes integrados pueden encontrar el uso en dispositivos de la microonda incluyendo los teléfonos móviles para el Bluetooth y la transmisión del Wi-Fi, en el radar y para la comunicación basada en los satélites . Se están estudiando actualmente para el uso posible a la construcción de la exhibición flat-panel.

Ver también


Lista de los tubos de vacío
Lista de las computadoras del tubo de vacío
todos los cinco americanos
Tubo llenado gas
Irving Langmuir
El tubo de Nixie, un dispositivo de exhibición que se confunda desde un tubo de vacío pero contiene a veces el gas de neón
Tubo neumático
Sonido del tubo
Amplificador de la válvula
Designación del tubo RETMA
Designación del tubo de Mullard-Philips

Patentes


- indicador eléctrico
- Luz eléctrica incandescente
- Instrumento para convertir corrientes eléctricas de alternancia en las corrientes continuas (patente de la válvula de Fleming)
- Dispositivo para amplificar corrientes eléctricas débiles
- Audión de De Forest's
- Sistema de televisión

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  • Zenithic
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