مقاله ای کامل درمورد لامپ خلاء

مقاله ای کامل درمورد لامپ خلاء:

در این مقاله قصد داریم تا لامپ خلا را از منابع مختلف مورد برسی قرار دهیم.

لامپ خلاء در ویکی پدیا:

در ویکی پدیا آمده است :لامپ خلاء (به انگلیسی: vacuum tube)، در آمریکای شمالی تیوب الکترون، یا لامپ ترمیونیک یا لامپ، وسیله‌ای است که حرکت الکترون ها را در محیط نزدیک به خلاء تشدید می‌کند یا تغییر می‌دهد یا سیگنال الکترونیک در حرکت الکترون‌ها بوجود می‌آورد.

به زبان ساده لامپ خلاء، وسیله ای است که جریان الکتریکی را کنترل (تقویت یا کاهش) می کند.معایب لامپ های خلاء،اندازه بزرگ آن ها و عد م اطمینان و گرمای زیادی است که هیتر یا فیلمن داخل آن ایجاد میکند.

لامپ‌های خلاء در پیدایش فناوری الکترونیک که باعث تجارتی شدن رادیو،تلوزیون،رادار، دستگاه‌های تقویت صوت، شبکه‌های بزرگ تلفنی، گونه‌های مدرن کامپیوترهای دیجیتالی و پردازشگرهای صنعتی شد نقش مهمی داشتند. در بسیاری از کاربردها، عناصر حالت جامد مانند ترانزیستور و عناصر نیمه‌هادی دیگر، جایگزین لامپ‌های خلأ شده‌اند.لامپ های خلاء در دو حالت دیود و ترایود هستند.ترایود ها در واقع لامپ خلاءی هستند که یک اتصال الکتریکی که گاهی به صورت یک مشبکه فلزی است با ورودی دلخواه به آن وارد می شود.اگر به این اتصال قطب منفی وصل شود جریان را کاهش و اگر قطب مثبت متصل شود جریان الکتریکی افزایش میابد و بدین صورت جریان الکتریکی کنترل می شود.لامپ خلاء درکامپیوترهای اولیه به عنوان سویچ استفاده می شد به این معنی که ماژول یا بخشی را روشن و خاموش می کرد.در زیر نمونه یک لامپ خلاء غول پیکر را مسشاهده می کنید:

تاریخچه تشکیل و نحوه عملکرد لامپ خلاء در سایت ECA.IR:

در ابتدا بر میگردیم به سال ۱۹۰۴ میلادی . جان آمبورز فلمینگ اول، دانشمند بریتانیایی (برای بهبود دریافت سیگنالهای بیسیم تحقیق می کرد) بود که وسیله خود را که مبدل جریان متناوب به مستقیم بود را نمایش گذاشت . نحوه کار دیود فلیمینگ بر اساس اثری بود که توماس ادیسون در سال ۱۸۸۰ میلادی آن را کشف کرده بود” (اثر ادیسون ، گرایش ذرات سیاه برای سیاه کردن سطح داخلی لامپ حبابی در نتیجه ی عبور جریان در یک جهت )” ولی این اثر در آن زمان کاربرد چندانی نداشت . این دیود اصولا شامل یک لامپ برقی با نور سیمابی ( نوری که از گداخته شدن تابش میشود ) و یک الکترود اضافی (که به آن آند می گویند) در آن تشکیل شده بود . هنگامی که فیلامان لامپ داغ میشد باعث می شد که الکترونن ها روی سطح آن آزادانه شروع به حرکت کنند به گونه ای که بتوانند از آن خارج شوند . در این حالت الکترود دارای بار مثبت تری نسبت فیلامان بود از طرفی هم دمای کمتری نسبت به فیلامان داشت همین عوامل باعث میشد که الکنرون های متحرک فقط یه طرف آند (الکترود) حرکت کنند و این باعث بوجود آمدن جریان الکتریکی در داخل لامپ می شد . در نتیجه یک سیگنال متناوب میتواند به یک سیگنال مستقیم تبدیل شود . دیود فلیمینگ برای اولین بار به عنوان آشکار ساز سیگنال های ضعیف تلگراف بیسیم مورد استفاده قرار گرفت.
فلمینگ سیستم گیرنده ی رادیویی را با لامپ حبابی که دارای دو الکترود بود مجهز کرد ، در نتیجه ی این اصلاح لامپ حبابی ، الکترونها از کاتود به آند جریان پیدا می کردند . به محض اینکه جریان از الکترود منفی به الکترود مثبت در داخل حباب جاری می شد،نوسان سیگنال ورودی در جهت جریان قابل آشکار شدن یکسو می گردید . بعد ها از آن به عنوان مبدل جریان متناوب به مستقیم در منبع تغذیه ورودی تجهیزات الکترونیکی مورد استفاده قرار گرفت .
گام بعدی که در این زمینه برداشته شد اختراع یک آمریکایی با نام Lee De Forest بود این اختراع او یک نو آوری بود که در لامپ خلاء فلمینپ انجام داد. این نو آوری اضافه کردن الکترود سوم بود . این الکترود شبکه ای از سیمهای کوچک بود که که کاتود را احاطه کرده بودند . پتانسیل منفی این الکترود ، جریان الکترود ها را از کاتود به آنود کنترل می کرد ، با کاهش پتانسیل منفی الکترود میزان جاری شدن الکترون ها از داخل حباب افزایش می یافت به ان ترتیب یک تقویت کننده جریان ساخته شد.

پس از آن لامپ های تریود به معنای سه قطبی ساخته شد که به عنوان تقویت کننده و یا نوسان ساز در مدارهای الکترونیکی به کار می رفت. از این لامپ ها برای کنترل جریان الکترون ها استفاده می شود. ساختمان آنها مانند لامپ دو قطبی است با این تفاوت که یک شبکه فلزی بین کاتد و آند قرار گرفته است.
اگر این شبکه هیچ ولتاژی نداشته باشد، لامپ درست مانند لامپ دو قطبی عمل می کند، یعنی الکترون ها از کاتد خارج و به آند انتقال می یابند. ولی اگر به شبکه فلزی کمی بار منفی داده شود، الکترون هایی که از کاتد خارج می شوند به وسیله شبکه دفع خواهند شد. به این ترتیب تعداد الکترون هایی که به آند می رسد، کاهش خواهد یافت. بنابراین جریان الکتریکی مدار نیز کاهش می یابد. از آنجا که شبکه خیلی به کاتد نزدیک است، می تواند تاثیر زیادی بر روی الکترون ها داشته باشد. در واقع بار منفی کوچکی که به شبکه داده می شود، می تواند الکترون هایی را که بین کاتد و آند جریان دارند را به میزان زیادی کنترل کند.
اگر کمی بار مثبت به شبکه فلزی داده شود، درست عکس حالت قبل، شبکه کمک می کند که آند الکترون های بیشتری را جذب کند. بنابراین جریان الکترون ها از کاتد به آند افزایش می یابد. اگر بار مثبت شبکه کمی افزایش یابد، جریان الکترون ها از کاتد به آند به مقدار بسیار زیادی افزایش خواهد یافت. می بینید که وقتی ولتاژ شبکه را کمی تغییر می دهیم، جریان به مقدار زیادی تغییر می کند.
بنابراین اگر بار مثبت شبکه را کمی بیشتر کنیم جریان چندین بار بزرگ می شود. پس از لامپ سه قطبی می توان برای تقویت جریان های ضعیف استفاده کرد. مثلا میکروفن مطابق ارتعاشات صدا، نوساناتی در جریان الکتریکی تولید می کند. حال اگر این نوسانات به شبکه یک لامپ سه قطبی منتقل شود، در این صورت جریان به مقدار زیادی تقویت می شود. این جریان را می توان به وسیله سیم های الکتریکی به مناطق دور دست ارسال کرد.
اگر آند یک لامپ سه قطبی به شبکه لامپ سه قطبی دیگری متصل شود، جریان خیلی بیشتر تقویت خواهد شد. امواجی که از طریق آنتن رادیو دریافت می شوند، خیلی کوچک اند به گونه ای که نمی توان آنها را شنید. پس برای این که قادر به شنیدن برنامه های رادیویی شویم، این امواج باید در چند مرحله تقویت شوند، این کار به وسیله لامپ های سه قطبی انجام می گیرد.

توضیح مختصر عملکرد لامپ تریودی( گرافیکی) از سایت رشد:

وقتی که بار شبکه کاتدی نسبت به کاتد مثبت باشد، الکترونها را از ابر الکترونی اطراف کاتد جذب می‌کند. در این فرآیند ، بخش بزرگی از الکترونها بین دورهای شبکه حرکت می‌کند و به آند می‌رسد، یعنی در جریان آند شرکت می‌کنند. در نتیجه با کمک به از بین رفتن بار حجمی ، شبکه بطور مثبت باردار می‌شود و جریان آند را افزایش می‌دهد. اما شبکه‌ای که بطور منفی باردار شده باشد جریان آند را کاهش می‌دهند. زیرا الکترونها را دفع می‌کند، یعنی بار حجمی نزدیک کاتد را زیاد می‌کند، چون شبکه به کاتد خیلی نزدیکتر از آند است، تغییر کوچکی در اختلاف پتانسیل بین شبکه و کاتد بار حجمی را به شدت تغییر می‌دهد و بر جریان آند تأثیر می‌گذارد. در لامپهای الکترونی معمولی تغییر ولتاژ شبکه به اندازه یک ولت جریان آند را به اندازه چند میلی آمپر تغییر می‌دهد. برای اینکه همین تغییر بر اثر تغییر دادن ولتاژ آند بدست آید، باید این ولتاژ را چندین ده ولت تغییر داد.

توضیحات تکمیلی از سایت sampadia.com:

لامپ های دو قطبی نیمه هادی، بسیار کوچک تر از لامپ های خلاء دو قطبی هستند. البته هر دو یک کار را انجام می دهند. این لامپ ها از ماده نیمه هادی سیلیکان ساخته شده اند.این لامپ ها دارای قطعات بسیار کوچکی از سیلیکان اند که ناخالصی های ویژه ای به آن افزوده می شود. با اضافه کردن این ناخالصی ها دو نوع مختلف از سیلیکان به دست می آید که سیلیکان نوع” ان” و سیلیکان نوع” پی” نام دارند. این دو به یکدیگر وصل می شوند. محل اتصال این دو نوع را خط اتصال” پی – ان” می نامند.
وقتی قطب مثبت باتری به سیلیکان نوع پی و قطب منفی آن به سیلیکان نوع ان متصل شود، جریان بر قرار می شود. ولی اگر عکس این کار انجام شود، جریان برقرار نمی شود. بنابراین لامپ های دو قطبی نیمه هادی، مثل لامپ های خلاء دو قطبی، کار یک سو کننده را انجام می دهند، با این تفاوت که اندازه این لامپ ها از لامپ های خلاء بسیار کوچک تر است.

ترانزیستورها دارای سه لایه سیلیکان اند. لایه وسطی را پایه، یکی از دو لایه را که در طرفین قرار گرفته است را منتشر کننده و دیگری را گیرنده می نامند. (بیس – امیتر- کلکتور) اساس کار پایه در ترانزیستور مانند کار شبکه فلزی در لامپهای خلاء سه قطبی است. یعنی پایه می تواند به کمک جریانی که بین منتشر کننده و گیرنده برقرار است، جریان های ضعیف را تقویت کند. بنابراین ترانزیستور نیز مثل لامپ سه قطبی کار یک تقویت کننده را انجام می دهد با این تفاوت که خیلی کوچک تر است.

پایان.

از وبسایت پاور الکترون و آقای محمد بهرامی برای جمع آوری مطالب سپاسگزاری می کنم

MHD

مقاله ای کامل درمورد لامپ خلاء