Tubo de elétron

Tubos de rádio: ECC85, EL84 e EABC80
Tubo de transmissão em operação
Rimlock Pentode EF42

Um tubo de elétrons é um componente elétrico ativo com eletrodos que estão localizados em um frasco a vácuo ou cheio de gás feito de vidro, aço ou cerâmica. As conexões dos eletrodos são conduzidas para fora do pistão do tubo. Em sua forma mais simples como um diodo , um tubo de elétrons contém um cátodo aquecido ( cátodo quente ) e um ânodo . Tubos de elétrons são usados ​​para gerar , retificar , amplificar ou modular sinais elétricos .

Partículas elementares com carga negativa emergem do cátodo quente como elétrons livres e são movidas para o ânodo pelo efeito de um campo elétrico . Este fluxo de elétrons pode ser influenciado por uma grade de controle entre o cátodo e o ânodo, porque o fluxo de elétrons é mais ou menos inibido por diferentes tensões de grade ou campos elétricos. O uso do tubo de elétrons como um amplificador ou oscilador é baseado nisso .

Até a introdução do transistor, os tubos de elétrons eram os únicos componentes rápidos e ativos (controláveis) na eletrônica . Até então, apenas transdutores e relés estavam disponíveis como dispositivos ativos de duas portas , sendo que os últimos conheciam apenas dois estados (ligado / desligado) e sua velocidade de chaveamento era limitada pela massa em movimento. Os elétrons têm uma massa muito mais baixa, então frequências muito mais altas podem ser processadas com a ajuda deles.

Dependendo do tipo de tubo, ele pode conter um gás de baixa pressão que causa condução iônica adicional e compensa o efeito da carga espacial .

Mesmo hoje, os tubos ainda são usados ​​em muitas áreas. Os sistemas de transmissão poderosos são operados com tubos de elétrons, os magnetrons são usados ​​em sistemas de radar e fornos de microondas . Televisores e monitores de computador mais antigos usam tubos de raios catódicos . Os amplificadores valvulados também são usados como amplificadores de áudio no setor de alta tecnologia . Muitos guitarristas e baixistas também apreciam o som característico de um amplificador valvulado. Os visores fluorescentes são usados ​​para a sinalização ótica dos estados dos dispositivos de dispositivos como CD players, gravadores de vídeo e assim por diante, mas estão cada vez mais sendo substituídos por visores de cristal líquido e diodos orgânicos emissores de luz .

Vários tipos de tubos com demanda correspondente ainda são produzidos hoje, principalmente na Rússia e na China. Alguns ainda estão disponíveis em estoques de peças de reposição (militares) ( novo estoque antigo ).

história

Um dos primeiros tríodos de Lee de Forest (1906). A placa de metal no topo é o ânodo, o fio sinuoso embaixo é a grade de controle. O filamento (cátodo) foi esticado entre os quatro fios de sustentação por baixo, mas está totalmente recozido.
Primeiro protótipo do diodo de vácuo Fleming, por volta de 1905

O físico-químico Frederick Guthrie descobriu a emissão de brilho em 1873 , mas sem nenhum efeito prático. Em 1880, o efeito foi observado novamente por Thomas Alva Edison em experimentos com lâmpadas incandescentes independentemente de Guthrie. A observação foi feita com lâmpadas incandescentes que continham um eletrodo adicional no corpo de vidro. Ao fazer isso, Edison percebeu que o fluxo de elétrons entre o filamento e o eletrodo aumenta com a corrente de aquecimento. Essa lei foi posteriormente denominada efeito Edison-Richardson . O primeiro circuito eletrônico a explorar essa conexão foi um regulador de tensão DC, patenteado por Edison em 1883.

O diodo a vácuo foi patenteado em 1904 pelo físico inglês John Ambrose Fleming . Na busca por um detector melhorado para ondas de rádio, Fleming descobriu que o efeito Edison-Richardson poderia ser usado para detecção ou retificação.

O físico austríaco Robert von Lieben desenvolveu um tubo amplificador de vapor de mercúrio com dois eletrodos e interferência eletrostática ou eletromagnética externa - o chamado tubo do amor - e solicitou sua patente como relé de raios catódicos no Imperial Patent Office of o Império Alemão em 4 de março de 1906. Junto com Eugen Reisz e Sigmund Strauss , cujo objetivo principal era um amplificador de telefone, Lieben formulou explicitamente a amplificação do sinal elétrico como objetivo da invenção em sua patente.

Independentemente de Lieben, o inventor americano Lee de Forest desenvolveu o tubo de áudio e solicitou uma patente em 25 de outubro de 1906 para este tubo cheio de gás, que tinha um terceiro eletrodo adicional como grade de controle . Lieben e De Forest mais tarde lideraram uma batalha legal que durou um ano.

De Forest apresentou um amplificador valvulado aos Laboratórios Bell Telephone em outubro de 1912 . Isso se tornou comercializável em um ano com a criação de alto vácuo nos tubos . Harold D. Arnold da Western Electric usou uma bomba de vácuo Wolfgang Gaede . Irving Langmuir, da General Electric, também usou outra armadilha fria com ar líquido. Em 1913, o triodo de alto vácuo tipo A foi construído pela Western Electric . Pliotron foi o nome que a General Electric escolheu para seus primeiros triodos de alto vácuo. Os primeiros amplificadores valvulados foram usados ​​no final de 1913 para conexões telefônicas entre Nova York e Baltimore e, a partir do final de 1914, para amplificar os sinais no cabo submarino do Atlântico .

Em 1914, o consórcio Lieben patenteou um tubo cheio de vapor de mercúrio com uma grade de controle e capa de proteção contra o calor como um amplificador de comutação em radiotelegrafia. Apesar desses esforços para produzir tubos preenchidos com gás, os tubos a vácuo também estão ganhando aceitação nessas aplicações.

Na Siemens & Halske, na Alemanha, Walter Schottky desenvolveu o tetrodo ( tubo de grade de tela ) em 1916 . Os primeiros tetrodos  - como o SSI de 1917 - tinham uma amplificação melhor do que os triodos, mas eram adequados apenas para amplificadores de baixa frequência.

Henry Joseph Round desenvolveu o triodo de alta frequência V24 para a Marconi Company na Inglaterra em 1916 . Amplificadores de HF para localização de direção de rádio foram usados ​​pelos britânicos em 1916 durante a Batalha de Skagerrak .

Eduard Schrack produziu o tubo de rádio Triotron que desenvolveu pela primeira vez em escala industrial em 1919 . Para isso, ele montou uma unidade de produção em Viena . Ele é considerado o pai da indústria de rádio austríaca .

Tubo Glans 955 da RCA, com transistor para comparação de tamanho

Hendrik van der Bijl da África do Sul desenvolveu o primeiro tubo em miniatura em 1919, que foi comercializado pela Western Electric como 215A a partir de 1923. A partir de 1934, a RCA vendeu o tubo de bolota 955 como o primeiro tubo todo em vidro. O design todo em vidro permitiu a operação na faixa de UHF , que era importante para sistemas de radar. Uma nova miniaturização em 1948 levou ao tubo em miniatura DF70 da espessura de um lápis para aparelhos auditivos.

A partir de 1924, a empresa francesa Métal produziu o tubo de dupla grade (Bigrille) RM como tubo misturador, que foi utilizado principalmente em receptores de rádio da empresa Eugène Ducretet (hoje Grupo Thales ). O desenvolvimento de tubos misturadores para conversão de frequência de rádio frequência para frequência intermediária no superhet levou, entre outras coisas, aos tubos multi-sistema ECH4 e ECH81 (1952), que continham um triodo para operar o oscilador do misturador e um heptodo para misturar .

Em 1926 , Bernard Tellegen desenvolveu o pentodo para produção em série no laboratório da Philips em Eindhoven . O pentodo final NF B443 estava disponível a partir de 1927. O pentodo se tornou o elemento amplificador padrão da era das válvulas. No estágio de entrada de receptores VHF e de televisão, entretanto, após alguns experimentos com pentodos, triodos em um circuito cascode foram usados ​​novamente, pois não apresentam nenhum ruído de distribuição de potência . Pentodos e tetrodos de potência de feixe foram usados ​​no estágio de saída de amplificadores de baixa frequência.

Em 1926 Manfred von Ardenne desenvolveu, junto com Siegmund Loewe (titular da patente), um dos primeiros tubos multissistema da Alemanha, o chamado tubo triplo tipo 3NF, no qual, além de três sistemas tríodos, quatro resistores e dois capacitores foram acomodados. Era uma espécie de circuito integrado e foi usado no receptor de rádio Audion OE333.

A partir do final da década de 1950, os tubos de elétrons em receptores de rádio, amplificadores e televisores foram gradualmente substituídos por transistores . Alguns dispositivos eletrônicos de consumo permaneceram pelo menos parcialmente equipados com tubos até a década de 1970 . O tubo de imagem de televisores e monitores de computador só foi substituído por dispositivos com telas de cristal líquido ou OLEDs na década de 2000 .

Por causa de sua resistência à radiação cósmica , à radiação ionizante de armas nucleares e ao EMP , tubos amplificadores foram desenvolvidos nos campos aeroespacial e militar até a década de 1970, particularmente na URSS. Um caça MiG-25 tem vários tubos em miniatura ; esses tubos eram freqüentemente cobertos com folhas de chumbo.

Construção mecânica

Vista em corte através de um tubo de elétrons (triodo)

O tubo de elétrons de alto vácuo clássico consiste em um pistão fechado no qual o sistema de eletrodos é instalado. Fios de passagem fazem a conexão elétrica ao circuito .

Os materiais das peças individuais devem ser de alto grau de pureza. Dependendo da combinação, mesmo traços de matéria estranha podem reduzir significativamente a vida útil de um tubo acabado. Durante o processo de modelagem, as etapas de limpeza são realizadas repetidas vezes, seja por processamento mecânico, recozimento , oxidação ou afrouxamento das camadas superficiais indesejadas.

Tanto na fabricação das peças individuais quanto no processo de montagem, a limpeza é essencial. Graxa e suor das mãos, poeira , fiapos do ambiente têm uma deterioração de vácuo de longo prazo em etapas posteriores de fabricação, ou compostos químicos são formados devido ao aquecimento, que posteriormente prejudica a emissividade do cátodo.

Estrutura externa

Horários de início

Detalhe do pistão da cúpula de um AL1
Construção de pé de aperto de um AL1

Nos primeiros dias dos tubos, o frasco era feito inteiramente de vidro . O sistema de eletrodo horizontal foi soldado a fios de sustentação estáveis ​​em um pé de pinça . Esses fios de retenção eram alimentados através da conexão crimpada com fios de chumbo e, finalmente, rosqueados em uma base feita de baquelite e soldados aos seus contatos . A base foi cimentada com o bulbo de vidro . Esta estrutura foi um desenvolvimento direto da produção de lâmpadas incandescentes e permitiu uma estrutura suficientemente estável do sistema.

O desafio específico está em criar uma conexão à prova de vácuo entre o arame de passagem e o pistão. Com o passar do tempo, aqui foram desenvolvidos fios de metal compósito como o Fernico , que são bem umedecidos pela massa de vidro durante o processo de fusão e, portanto, não deixam lacunas significativas para a difusão das moléculas de gás. As misturas de vidro também foram desenvolvidas até que a expansão térmica do fio de conexão e o bulbo de vidro diferissem apenas insignificantemente.

Com o passar do tempo, a montagem autossustentada foi abandonada porque os eletrodos no sistema de tubos eram muito sensíveis aos microfones . Em vez disso, o pistão de cúpula foi estabelecido. Sua altura correspondia exatamente à altura do sistema de eletrodos agora vertical; As asas de mica foram fixadas na parte superior da estrutura do sistema , que pressionou contra a lateral da parede do pistão e, assim, fixou o sistema no pistão com baixas vibrações.

Esta estrutura de pé de aperto resultou em fios de conexão comparativamente longos. Sua indutividade intrínseca e capacidades devido ao roteamento paralelo dos fios no bulbo impediram que esses tubos fossem usados ​​na faixa de frequência VHF e acima. O desacoplamento extensivo da conexão da grade por meio de uma tampa de conexão fixada na cabeça do pistão complicou a fabricação dos tubos, mas também permitiu reforços maiores.

Tubos com pistões de aço também foram construídos paralelamente ao bulbo de vidro.

Construção posterior

Mesmo durante a era dos tubos de aço, o desenvolvimento dos tubos de vidro não parou. O refinamento adicional das técnicas de fabricação tornou possível reduzir significativamente as dimensões do pistão:

tubo altura diâmetro
EF12 58 mm 47 mm
RV12P2000 43 mm 27 mm

O exemplo mais proeminente é o RV12P2000 , que por sua vez mostra uma estrutura de sistema vertical em um bulbo de vidro cilíndrico. A fixação mecânica do sistema é assegurada por placas de mica com bordas externas emplumadas presas aos lados superior e inferior do sistema, o que evita o balanço lateral do pistão. Vale a pena mencionar o uso de uma placa de vidro prensado para as buchas de conexão como uma inovação fundamental, que substituiu a construção convencional de alta frequência, tecnicamente problemática, de pé de compressão.

Sob a pressão crescente dos custos de fabricação, o tubo comum de vidro integral com uma base de vidro prensado surgiu no início dos anos 1940 . Os pinos de conexão muito curtos feitos de ferro cromo ou níquel permitem que este soquete seja usado até a faixa de UHF e, graças às conexões soldadas estáveis com o resto do sistema, permitem a estabilização da posição vertical. Essa estrutura foi introduzida no início da década de 1940 com os tubos Loktal (Philips, Tungsram) e posteriormente miniaturizada com os tubos Rimlock (Philips / Valvo, 1947).

A base em miniatura introduzida em 1940 e a base Noval estabelecida em 1951/52 mostram o alinhamento correto no soquete sem ajudas externas através de uma lacuna no círculo do pino e ainda são o estado da arte para pequenos tubos de sinal hoje.

Tubos com uma saída mais alta geralmente têm uma estrutura que é menos livre de vibrações devido ao melhor isolamento e redução de custos de material. No caso de tubos transmissores (e tubos de alta tensão, PD500, DY8 ...), o ânodo é frequentemente fixado apenas por uma passagem através do bulbo de vidro. No entanto, devido ao espaçamento geralmente maior dos eletrodos nesses tubos, qualquer oscilação mecânica dos eletrodos não tem um efeito tão forte quanto com os tubos de pequeno sinal.

Houve também novos desenvolvimentos na tecnologia de cerâmica , que resultaram nos tubos Nuvistor , que tinham apenas o tamanho de um dedal . Neste ponto no tempo, a tecnologia de semicondutores estava avançando tanto que esses tipos não podiam mais se espalhar em uma extensão significativa.

estrutura interna

As peças individuais de um Valvo- EL84
As três grades de um DF91

No início, o sistema real de eletrodos do tubo era autossustentável na base de aperto. Em casos individuais, uma ponte de vidro também foi incorporada sobre o sistema de tubo, o que também deve garantir o encaixe dimensionalmente preciso dos eletrodos de tubo de cima. Mais tarde, uma construção baseada em ponte de cerâmica foi usada para o projeto do bulbo abobadado, já que as pontes de vidro apresentavam perdas, aumentavam a capacidade e não reduziam visivelmente a sensibilidade aos microfones. Os componentes individuais do sistema, como a grade e o cátodo, são inseridos com suas extremidades em reentrâncias nas pontes e, portanto, fixados para evitar que escorreguem para os lados. Os componentes cerâmicos, entretanto, tinham uma tendência muito alta de emitir elétrons secundários, razão pela qual flocos de mica feitos de muscovita logo substituíram a cerâmica. Além disso, não há problemas de expansão térmica dos eletrodos a serem considerados, porque a mica é menos elástica que a cerâmica. Pelo mesmo motivo, os orifícios perfurados nas plaquetas de mica podem ser bastante apertados, de modo que os eletrodos ficam bem firmes, o que evita vibrações mecânicas (microfones). Finalmente, o ânodo principalmente cilíndrico ou em forma de caixa serve como uma fixação horizontal das plaquetas de mica umas às outras.

A tabela a seguir mostra o quanto a miniaturização avançou em alguns anos:

AF7 (1935) EF12 (1938)
Cátodo ø 001,8 mm 000,8 mm
Distância k - g 1 000,40 mm 000,23 mm
Distância g 1  - g 2 001,05 mm 000,55 mm

A maioria dos sistemas de eletrodos são projetados concentricamente. O sistema completamente montado é soldado por ponto às conexões da base e o pistão é então fundido à placa da base ou pé de aperto.

Mais detalhes sobre a estrutura mecânica também podem ser encontrados nas seções sobre cátodo , ânodo e outros eletrodos .

evacuação

Anel de obtenção e espelho de obtenção em um tubo de elétrons, plaquetas de mica para a fixação de eletrodos

O tubo agora deve ser bombeado para fora. O vácuo no tubo é necessário para que os elétrons tenham um caminho livre suficiente e não sejam retardados por moléculas de gás.

Após o pistão do tubo ter derretido, o tubo é conectado a uma bomba de vácuo por meio do tubo da bomba. Durante o processo de bombeamento, o chamado bake-out começa quando há uma certa pressão negativa no tubo . Para isso, o tubo é aquecido por meio de seu próprio filamento de aquecimento; Ao mesmo tempo, um campo de alta frequência poderoso (alguns 100 kHz), semelhante a uma placa de indução, é usado para fazer as partes internas metálicas do sistema de tubo brilharem enquanto o getter é deixado de fora. O objetivo do processo é remover as moléculas de gás que estão fisicamente ligadas pela adsorção nas superfícies e pelas forças de van der Waals mais rapidamente e bombeá-las ao mesmo tempo. Isso reduz o tempo de evacuação, melhora a qualidade do vácuo remanescente ao longo da vida útil planejada do tubo e, portanto, reduz o uso de material absorvente.

Para manter a qualidade do vácuo durante o tempo de operação, é essencial que o tubo não seja exposto a temperaturas mais altas durante a operação normal do que quando é cozido. Resíduos de gás ainda podem estar presentes nas partes individuais do eletrodo, mas eles só podem ser queimados em temperaturas mais altas. A temperatura de aquecimento é um compromisso entre economia (tempo de aquecimento e temperatura: consumo de energia dos geradores e bombas de HF), qualidade do vácuo ao longo da vida útil e prevenção de danos (amolecimento e empenamento do vidro do bulbo ou eletrodos internos devido a temperaturas excessivamente altas ) Se o tubo estiver sobrecarregado, a quantidade restante de gás é expelida (dependendo em parte da duração e da temperatura) e piora permanentemente o vácuo.

Finalmente, o tubo da bomba é derretido, deixando o plugue de vidro característico. Na próxima etapa, o getter é especificamente "inflamado", que liga os gases liberados ou difundidos de fora durante a operação normal do tubo. Na parede interna de muitos tubos, um revestimento reflexivo geralmente pode ser visto na parte superior, que é causado por este getter.

Se um tubo puxou o ar através de danos, o getter reage com os gases que entraram. Isso se torna visível através do encolhimento da camada reflexiva e do revestimento branco leitoso restante. Outros tipos de getter, que ligam diretamente possíveis resíduos de gás sem espelho de vidro, foram usados, por exemplo, em tubos de alta tensão.

Conclusão da fabricação

O tubo é envelhecido artificialmente para que seus parâmetros operacionais permaneçam estáveis ​​durante o período de vida útil prevista. Após um controle de qualidade final, os tubos são carimbados, embalados e despachados.

funcionalidade

Fluxo de elétrons

Estrutura esquemática de um triodo de tubo

A direção e a força da corrente de elétrons que flui através do espaço evacuado quando a voltagem do ânodo é aplicada entre o cátodo e o ânodo pode ser influenciada pelos efeitos dos campos elétricos (tensões de controle) e magnéticos (bobinas de deflexão). Um fluxo direcionado de elétrons é chamado de feixe de elétrons .

Os elétrons são emitidos termicamente (enviados para fora) no cátodo aquecido e acelerados na direção do ânodo por um campo elétrico entre o ânodo e o cátodo e, assim, habilitam a função do tubo de elétrons.

O efeito retificador do tubo de elétrons, em particular o diodo de tubo , é baseado neste efeito: enquanto o cátodo é aquecido e pode, portanto, emitir um número relativamente grande de elétrons, o ânodo não pode emitir uma corrente de elétrons significativa quando a polaridade é invertida porque é muito legal para isso.

Em casos especiais, a emissão de campo de um cátodo pontiagudo é usada. Normalmente, no entanto, você deseja evitar a emissão de campo, razão pela qual as bordas do eletrodo são arredondadas, especialmente em altas tensões.

Curva característica do tubo amplificador

A curva mostrada na imagem ao lado mostra a relação típica entre a corrente anódica e a tensão da rede.A posição exata da curva depende do respectivo tipo de tubo e da tensão anódica. Eles têm as seguintes propriedades em comum:

Curva característica de uma válvula amplificadora com os pontos operacionais A, AB e B
  • Acima de uma certa tensão de grade, o tubo bloqueia o fluxo de elétrons para o ânodo; o valor da tensão de compressão depende do projeto e está entre −300 V para o 4CX3000A e −2 V para o EC8020. Nenhuma corrente de ânodo flui em tensões ainda mais negativas. Tensões negativas excessivas podem levar a deformações mecânicas dos enrolamentos de rede fina no sistema de tubos, o que não apenas altera os parâmetros elétricos, mas também pode causar curtos-circuitos.
  • Se a grade de controle se tornar muito positiva, a corrente do ânodo não aumentará indefinidamente. Existem várias razões para isso:
    • Dependendo da temperatura, superfície e material, o cátodo não pode liberar qualquer número de elétrons,
    • Com uma grade positiva, uma quantidade particularmente grande de corrente anódica flui, razão pela qual uma quantidade particularmente grande de voltagem cai através da resistência externa, que deve ser subtraída da voltagem operacional. Por esta razão, a voltagem do ânodo agora é particularmente baixa e atrai apenas alguns elétrons.
    • A corrente do ânodo pode até diminuir se mais elétrons voarem para a grade (positiva) do que para o ânodo. Então, a grade pode ser sobrecarregada termicamente e deformar ou mesmo derreter.
  • Quando a grade de controle torna-se positiva, a resistência de entrada do tubo não é mais infinitamente grande, mas age como uma resistência de alguns quiloohms. Isso geralmente resulta em fortes distorções de sinal porque o estágio anterior do amplificador é repentinamente carregado e somente quando há picos de tensão positivos. Esta condição é, portanto, evitada com amplificadores LF e não é especificada para os pequenos tubos de sinal usuais.
  • Há uma faixa relativamente estreita na qual a relação corrente do ânodo / tensão da rede é bastante linear; o ponto de operação do circuito é geralmente colocado nesta faixa. A corrente flui constantemente para o ânodo (corrente quiescente) - mesmo quando nenhum sinal deve ser amplificado. Essa relação se torna não linear com altas tensões de controle na grade, e o estágio do amplificador fica distorcido.

A dependência da corrente do ânodo na tensão da rede é fundamentalmente não linear. A não linearidade resulta da reação ( penetração ) da tensão anódica através da grade na carga espacial da nuvem de elétrons ao redor do catodo. Esta lei de carga espacial pode ser expressa na fórmula

expresso, onde k é uma constante específica da construção e U st é calculado a partir da tensão negativa da rede e da tensão positiva do ânodo.

O parâmetro de penetração quadripolar descreve o efeito de uma mudança no potencial do ânodo na corrente do ânodo. Uma alta penetração, ou seja, uma forte reação do potencial anódico, atua como um feedback negativo integrado.

Você vai em um amplificador de potência total vantagem do tubo e maximizar a eficiência , um dois tubos idênticos no funcionamento push-pull B selecionado. Cada válvula amplifica apenas uma meia onda e um transformador de saída simétrico reúne as duas partes. Como resultado, uma eficiência de até 75% pode ser alcançada sem levar em consideração a potência de aquecimento. A distorção causada pelo curso não linear da característica pode ser amplamente compensada por meio de feedback negativo .

Com a operação push-pull B, você pode economizar corrente quiescente, mas terá distorções de transferência inevitáveis. Esta é a área em que um tubo já está bloqueado, mas o outro ainda não está adequadamente controlado. Essas distorções de transferência podem ser minimizadas selecionando os pares de tubos e as correntes quiescentes definidas individualmente.

Outra possibilidade é colocar o ponto de trabalho entre os pontos A e B. Com pequenas amplitudes de sinal, o circuito funciona às custas de um menor grau de eficiência, como um circuito push-pull no modo A, que muda para o modo B com amplitudes maiores. Na prática, a polarização da rede não é definida na operação AB, de forma que este efeito da maior tensão da rede é reforçado pela maior corrente média no estágio de saída.

No caso de amplificadores de alta frequência em transmissores, as distorções no modo B são irrelevantes, pois os seguintes estágios de filtro removem os harmônicos gerados nas válvulas . Para aumentar ainda mais a eficiência, o modo C é selecionado com uma tensão de controle tão alta que a corrente da rede pode fluir. Este ligamento e desligamento abrupto da corrente anódica atinge eficiências em torno de 87%, uma vez que os tubos completamente bloqueados não têm um efeito de amortecimento no circuito ressonante no ramo anódico.

A interação de inclinação, penetração e resistência interna é registrada pela fórmula do tubo de Barkhausen .

aquecedor

Para permitir que elétrons suficientes escapem do material do cátodo, o aquecimento do cátodo é geralmente necessário. Isso também desempenha uma função de trabalho , uma função que depende, inter alia, do material catódico usado. O aquecimento desencadeia uma emissão luminosa de elétrons, também conhecida como efeito Edison-Richardson .

Aquecimento direto e indireto

Os dois tipos de aquecimento
Tiro macro de um DAF96 diretamente aquecido

É feita uma distinção entre aquecimento direto e indireto.

  • Com aquecimento direto, o fio de aquecimento também atua como um cátodo. A corrente de aquecimento flui diretamente através do fio ou catodo em forma de fita.
  • Com o aquecimento indireto, a corrente de aquecimento flui através de um fio de aquecimento separado (geralmente um filamento de tungstênio ), que é isolado por alumínio e está dentro do tubo catódico. A saída de calor é transferida para o tubo catódico por meio de condução de calor e radiação.

A separação galvânica do aquecedor do cátodo no caso de aquecimento indireto permite variantes de circuito que não podem ser alcançadas com tubos aquecidos diretamente sem circuitos significativamente mais. Os cátodos aquecidos indiretamente podem, portanto, ser operados com aquecimento em série (as bobinas de aquecimento de vários tubos são conectadas em série). Tubos aquecidos indiretamente são usados ​​para amplificar pequenos sinais (televisores mais antigos, dispositivos de medição e receptores de rádio) e ainda hoje são usados ​​em amplificadores de áudio. Os tubos de imagem geralmente são aquecidos indiretamente.

O aquecimento direto requer menos energia elétrica para atingir a mesma temperatura do cátodo. Os tubos aquecidos diretamente ficam prontos para uso em menos de dois segundos, enquanto os tubos aquecidos indiretamente precisam de dez segundos a vários minutos até que o cátodo alcance sua temperatura de trabalho. Especialmente com os tubos da bateria da série D, a corrente de aquecimento de 25 mA é tão baixa que a corrente do ânodo, que além da corrente de aquecimento real também flui através do filamento que atua como cátodo, garante um aumento visível na temperatura do filamento. Os cátodos aquecidos diretamente, no entanto, têm uma inércia térmica mais baixa, o que significa que a corrente do ânodo é adicionalmente (indesejavelmente) modulada com aquecimento CA.

Outra vantagem do aquecimento direto resulta da possibilidade de atingir temperaturas de cátodo mais altas do que no caso de outros tipos de cátodo que não o cátodo de óxido clássico . O material isolante necessário para o aquecimento indireto seria exposto a uma tensão considerável aqui. Os cátodos aquecidos diretamente ainda são usados ​​hoje em dia em tubos transmissores, tubos retificadores e magnetrons. Além disso, monitores fluorescentes a vácuo em dispositivos de entretenimento eletrônico são aquecidos diretamente, mas aqui principalmente para que o cátodo esteja localizado no campo de visão óptico não interfira possível.

Aquecimento em série e paralelo

Aquecimento paralelo

Com o aquecimento paralelo, vários filamentos são operados em paralelo em uma tensão de aquecimento. As correntes de aquecimento podem variar aqui. No caso de dispositivos de chão, a tensão de aquecimento é reduzida através de uma ou mais bobinas de aquecimento no transformador de rede . Dispositivos portáteis e rádios automotivos são alimentados por bateria. Os valores de tensão padronizados na Europa são: 1,4 V, 2 V, 4 V, 5 V, 6,3 V e 12,6 V, consulte a. Tubo de bateria . Os tubos mais modernos da série E também se destinam ao aquecimento em série.

Vantagens:

  • diferenças de baixa tensão entre cátodo e filamento
  • menor interferência capacitiva devido a linhas com alta tensão CA em todo o circuito
  • Se o filamento falhar, o tubo defeituoso pode ser identificado opticamente ou, se blindado, por botões (frio).

Desvantagem:

  • A alta corrente de aquecimento geral deve ser distribuída individualmente para evitar grandes seções transversais do condutor.
Aquecimento em série

Os filamentos de aquecimento dos tubos são conectados em série . Os strings individuais são operados com a mesma corrente, as tensões de aquecimento podem variar. Se a soma das tensões de aquecimento não atingir a tensão de alimentação (geralmente tensão de rede), a tensão restante é queimada em um resistor em série com perda de potência ou, no caso de corrente alternada, reduzida por meio de um pré-capacitor sem perda de potência ou um pré-diodo em operação de meia onda.

Em tubos históricos, um termistor NTC limita a corrente de inrush se houver pouca ou nenhuma diferença entre a soma das tensões de aquecimento e a tensão da rede. De acordo com Wilfried Meyer , esses termistores (chamados de resistores Urdox) consistiam em dióxido de urânio até 1934 e depois em cerâmicas de espinélio de Mg-Ti, que eram, no entanto, protegidos do oxigênio em corpos de vidro. Havia também combinações de resistência de ferro-hidrogênio ( termistores PTC para estabilizar a tensão da rede, então com forte flutuação) e resistência Urdox no bulbo de vidro comum, os chamados tubos de controle do circuito de aquecimento .

As correntes comuns para aquecimento em série são 50 mA, 100 mA, 150 mA, 300 mA, 450 mA, 600 mA. Consulte também a seção sobre séries de tubos .

cátodo

Os seguintes tipos de cátodos são usados ​​para os tubos amplificadores usuais e tubos transmissores maiores:

  • Cátodo de tungstênio - o fio de aquecimento (como uma lâmpada incandescente) também é um emissor de elétrons e, portanto, é referido como um cátodo diretamente aquecido . Normalmente usado com tubos de transmissão mais antigos de maior potência. O mesmo se aplica a tubos especiais, como tubos geradores de ruído . A temperatura de operação deve estar acima de 2200 ° C para permitir corrente catódica suficiente.
  • Cátodo de tungstênio torado - o fio é fornecido com uma fina camada de tório. Isso reduz a função de trabalho dos elétrons e, portanto, a temperatura necessária para 1500 ° C. Os cátodos de tório são usados ​​em tubos de transmissão de média potência.
  • Cátodo de óxido aquecido diretamente - o fio de aquecimento é fornecido com uma fina camada de óxido de bário . O revestimento reduz ainda mais a temperatura necessária abaixo de 800 ° C. Use em tubos de bateria, tubos retificadores, lâmpadas fluorescentes e visores fluorescentes a vácuo .
  • Cátodo de óxido de bário aquecido indiretamente - uma bobina de aquecimento de tungstênio é inserida em um pequeno tubo de níquel de maneira eletricamente isolada . O tubo de níquel tem um revestimento de óxido de bário e representa o catodo real. Usado para a maioria dos tubos de baixa potência, bem como para tubos de imagem e tubos de raios catódicos . Este é o único projeto em que toda a superfície do cátodo tem o mesmo potencial elétrico e, portanto, também pode ser usado para amplificadores de pequeno sinal sem problemas. No caso de cátodos aquecidos diretamente, a tensão da rede e a tensão de aquecimento são sobrepostas, o que leva a um zumbido desagradável com o aquecimento CA.

Os cátodos aquecidos por radiação indireta representam uma forma especial de aquecimento indireto, devido às exigências particularmente elevadas de isolamento entre o filamento e o cátodo, o filamento é fixado no meio do tubo catódico, que tem um diâmetro generoso, por meios mecânicos. O tubo catódico é aquecido exclusivamente pela radiação térmica que emana do filamento.

Os cátodos de óxido são bastante sensíveis a subaquecimento ou superaquecimento:

  • O subaquecimento libera oxigênio da camada de óxido, que é depositado na superfície do cátodo e, assim, reduz a emissão do cátodo (envenenamento do cátodo),
  • O superaquecimento aumenta a taxa de evaporação do bário metálico da camada de óxido, o que também reduz as emissões.

Uma tolerância de ± 5% deve, portanto, ser observada. No entanto, o tempo de operação é significativamente menor do que com cátodos diretamente aquecidos, porque a composição da camada muda ou a camada até mesmo se descasca.

Em tubos específicos, como fotomultiplicador ou fotocélula , o material do cátodo é selecionado de modo que a função de trabalho seja a mais baixa possível. Os elétrons são liberados aqui pela luz de um comprimento de onda suficientemente curto.

ânodo

Bulbo de vidro de um PL509 que derreteu devido à sobrecarga

Ao desacelerar os elétrons, o ânodo suporta a maior parte da carga térmica e, portanto, deve ser resfriado . O material deve emitir o mínimo possível de elétrons secundários e emitir a maior proporção possível de calor para o exterior. Em tubos retificadores também é desejada uma função de alto trabalho e uma baixa tendência à emissão de campo . Isso é obtido por meio de formas arredondadas e ocas. Os materiais são ferro folheado a alumínio (denominado ferro P2 ), que produz a superfície anódica típica granulada, fortemente rugosa, mate, escura, cinza-azulada, níquel , enegrecido se necessário para uma melhor radiação de calor , ou - com saídas muito altas - grafite ou tungstênio .

Quando expostos a altas cargas, ânodos autônomos e resfriados por radiação geralmente começam a brilhar visivelmente. Este estado operacional já está especificado eletricamente como sobrecarga para os tubos de baixa potência comumente usados ​​em rádio e televisão. O tubo sobrevive a esta condição por um certo tempo, mas sua vida útil é bastante reduzida, pois quaisquer resíduos de gás aglomerados nos materiais são expelidos dos eletrodos (ver seção Evacuação ). Devido ao grande calor, os eletrodos incandescentes tornam-se moles e podem deformar-se sob a influência de campos elétricos, o que falsifica os dados do tubo ou pode até causar curtos-circuitos dentro do sistema de tubos. O bulbo de vidro também pode deformar ou rasgar. Um chamado flashback pode ocorrer com tubos retificadores - o tubo conduz nas duas direções porque o ânodo também emite elétrons devido à sua alta temperatura.

Grandes tubos de força, tubos de raios-X e magnetrons têm ânodos massivos, geralmente refrigerados a ar ou água, que estão em contato direto com o ar externo. Os ânodos de raios-X geralmente consistem em um composto de tungstênio e cobre para melhor condução de calor.

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Aparência de luz azul no ânodo (EF89)
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Aparência de luz azul na lâmpada de vidro (PL95)


No estado normal de operação, os elétrons não apenas transferem sua energia cinética para o ânodo como saída de calor, mas também geram ali fenômenos de luz fraca, a chamada radiação do campo de lírio . Além disso, com alguns tipos de tubos, a estrutura interna do sistema de eletrodos não é completamente fechada, de modo que os elétrons voam para o bulbo de vidro e aí causam fluorescência . Fenômenos de luz são particularmente visíveis em tubos de força devido às correntes operacionais comparativamente altas e / ou tensões anódicas.

Em tensões muito altas, os raios-X nocivos também são gerados como bremsstrahlung de acordo com o mesmo princípio de um tubo de raios-X . Esta radiação de raios-X é gerada em tensões anódicas de cerca de 1  kV . No entanto, na Alemanha, de acordo com a Portaria de raios-X, os tubos podem ser operados sem uma autorização especial se a tensão não exceder 30 kV e a exposição à radiação não exceder certos valores limites em condições normais de uso. A tensão anódica dos tubos de televisão deve, portanto, ser limitada a aproximadamente 27 kV (o limite para televisores de projeção é 40 kV).

A blindagem inadequada levou, entre outras coisas, a problemas de saúde de sistemas de radar militares . Casos de câncer ocorreram em soldados que serviram em sistemas de radar entre os anos 1950 e 1980 . Os transmissores de radar emitem raios X porque funcionam com altas correntes e tensões. O interruptor GMI-90 era z. B. operado com tensão de ânodo de 25 kV e corrente de ânodo de aproximadamente 30 A durante o pulso.

Os elétrons que pousam na parede interna do vidro podem causar campos elétricos porque dificilmente podem fluir através do vidro, que geralmente não é condutor. Com o passar dos anos, esse bombardeio de elétrons pode levar à decomposição eletrolítica do vidro - especialmente no caso de tubos com altas temperaturas de operação. B. pode fazer estrias marrons perceptíveis. No caso de tubos, que em princípio aceleram os elétrons em direção à parede de vidro ( fita mágica , tubos de raios catódicos ), uma substância eletricamente fracamente condutora é aplicada ao interior do bulbo de vidro por várias medidas durante o processo de fabricação, que é conectado a o ânodo por molas de contato para que os elétrons possam fluir ( Aquadag , metalização em tubos de imagem , camadas transparentes de óxido condutor ).

A aceleração de íons indesejáveis ​​não pode ser completamente evitada; a carga de íons resultante levava a um ponto cego no meio da tela, o chamado ponto de íon , em tubos de imagem mais antigos . No início, ele foi recebido por uma chamada armadilha de íons; a partir de meados da década de 1950, por uma camada de alumínio muito fina na lateral da camada luminosa voltada para o lado oposto à tela. Para obter detalhes, consulte o próprio artigo Ponto de íons .

Alguns níveis irregulares de metal no interior do bulbo resultam da evaporação do revestimento catódico. Eles surgem principalmente durante os processos de fabricação em que o vácuo já foi criado no pistão.

Mais eletrodos

Um pentodo EF91

Um tubo de elétrons também pode conter uma série de eletrodos adicionais entre o cátodo e o ânodo, como grades de controle , grades de tela , grades de freio ou eletrodos de foco com um efeito óptico .

As grades de controle e tela consistem em bobinas de fio ou grades, grades de freio, como eletrodos de foco, podem ser na forma de painéis de chapa metálica. As grades de arame são feitas principalmente de molibdênio , os painéis de chapa de níquel . Os fios de retenção às vezes são feitos de materiais compostos, que combinam boa condutividade térmica com alta resistência mecânica.

A imagem à direita mostra uma imagem detalhada de um pentodo HF EF91, que mostra claramente os eletrodos individuais:

  • a grade de controle é conectada a fios de retenção revestidos de cobre para dissipação de calor;
  • a grade de retardo é de malha larga, evitando que os elétrons secundários retornem à grade da tela;
  • As barras intermediárias suportam a grade da tela; mantém o campo elétrico e, portanto, o fluxo de elétrons do cátodo, mesmo que o ânodo assuma um potencial menos positivo por razões operacionais; A principal tarefa é proteger a grade de controle do campo elétrico do ânodo - daí o nome.
  • A área cinza-azulada à esquerda é um ânodo;
  • o cátodo pode ser facilmente reconhecido por seu revestimento de óxido branco.

Em particular, a própria grade de controle não deve emitir elétrons, embora esteja muito próxima do cátodo aquecido e, portanto, esteja sujeita ao risco imediato de aquecimento. Portanto, ele deve ser mantido o mais resfriado possível por meio de fios de retenção de dissipação de calor e, às vezes, também de aletas de resfriamento de radiação de calor fixadas a eles. Uma grade de controle muito quente ou mesmo material de cátodo que entra nela leva às chamadas emissões da grade , o que resultaria em uma mudança no ponto de operação ou até mesmo um efeito de destruição de intensificação térmica, uma vez que a grade torna-se mais positiva através da emissão e conseqüentemente, a corrente do ânodo aumenta, o que cria calor adicional. Esse efeito era conhecido como o chamado piercing na década de 1930.

Areas de aplicação

Diagrama de circuito de um receptor de rádio de 1948 com tubos de elétrons

A maioria dos tubos de elétrons na eletrônica hoje foi substituída por componentes semicondutores , como transistores e diodos .

No entanto, tubos de alta frequência de alto desempenho como tubos de transmissão em tecnologia de radar e rádio ainda são a forma mais barata de gerar alta potência de alta frequência. Triodos, tetrodos resfriados a ar e água, clístrons , magnetrons e tubos de ondas viajantes são usados ​​aqui. Esses tubos potentes são usados ​​na indústria, entre outras coisas, para aquecimento de alta frequência. São sistemas que geram calor capacitivo ou indutivo diretamente em uma peça de trabalho. Outras aplicações são geradores de alta frequência para geração de plasma ( pulverização catódica ou para excitação de lasers de gás ). Os magnetrons são amplamente usados , entre outras coisas, em fornos de microondas e dispositivos de radar.

Os monitores fluorescentes a vácuo (VFD) funcionam com o princípio de um tubo de elétrons, mas têm uma forma plana; eles são usados ​​como monitores em muitos dispositivos eletrônicos.

O tubo Braun ou tubo de raios catódicos ainda não foi completamente substituído por LCDs e sistemas de projeção de microespelhos em televisores , osciloscópios e telas de computador .

Os tubos de raios X são a fonte dos raios X usados ​​na medicina, na indústria, no manuseio de mercadorias e, em alguns casos, na pesquisa .

Para conhecer a função dos tubos de elétrons e construir seus próprios circuitos, existiam kits com os quais você pode construir amplificadores LF, rádios de ondas médias, receptores de ondas curtas, receptores DRM, osciladores de quartzo, circuitos transmissores e outros circuitos básicos da tecnologia de tubos . Esses circuitos operam na faixa de baixa tensão em tensões anódicas de, por exemplo, seis volts.

Amplificadores de áudio equipados com tubo

Triodo duplo do tipo ECC83 no pré-amplificador de um amplificador de guitarra

Por causa de seu comportamento de distorção característico particularmente valorizado , as válvulas eletrônicas ainda são amplamente incorporadas em amplificadores de guitarra , onde o conceito de circuito não visa evitar distorções consistentemente, mas, pelo contrário, em vez de gerá-las, uma vez que os resultados sonoros especiais são bastante desejáveis ​​aqui .

Para obter uma potência de saída mais alta, os estágios de saída dos amplificadores de guitarra valvulados funcionam principalmente no modo push-pull. O grau de feedback negativo difere muito entre amplificadores de diferentes fabricantes. Em particular ao overdriving, surgem distorções não lineares, que são desejáveis ​​aqui e formam um componente da interpretação musical. Essas peculiaridades do som podem ser simuladas hoje com poderosos processadores digitais, mas o extraordinário sucesso da série de amplificadores de relançamento de alguns fabricantes indica o papel de liderança indiscutível do tubo de elétrons neste segmento de mercado.

Embora os amplificadores de palco para guitarras elétricas equipadas com válvulas tenham conseguido manter sua posição inalterada desde a década de 1950, as válvulas gradualmente desapareceram como um componente dos amplificadores de alta fidelidade devido à crescente transistorização da eletrônica. Somente a partir de meados da década de 1990 foi observado um interesse crescente por esta tecnologia - os amplificadores valvulados de alta fidelidade estão desfrutando de uma popularidade crescente por uma variedade de razões, em que as vantagens de som que assumem desempenham um papel central. Neste contexto, novas produções de válvulas foram encontradas novamente no mercado mundial há vários anos, e tipos completamente novos de válvulas de alimentação especialmente para aplicações de alta fidelidade estão agora disponíveis.

Os amplificadores valvulados do setor de última geração também são valorizados por seu design, no qual a visibilidade da função e da estrutura desempenham um papel importante. Alguns ouvintes de música atestam que possuem propriedades de som superiores, embora as causas tenham sido apenas parcialmente comprovadas por explicações conclusivas. Uma abordagem leva em consideração principalmente seus diferentes tipos de distorções não lineares, que devem ser percebidas como mais agradáveis ​​em comparação com os amplificadores de transistor.

Ocasionalmente, esses amplificadores são anunciados com o uso de materiais particularmente valiosos ou atributos de som subjetivos, que muitas vezes são desproporcionais às suas propriedades de transmissão. No entanto, um amplificador valvulado cuidadosamente construído com circuitos sofisticados tem uma qualidade de som muito alta. A qualidade também se beneficia de componentes passivos modernos e desenvolvidos, como capacitores e resistores estáveis ​​de baixo ruído para altas tensões.

Comparação de tubos e semicondutores

O declínio dos tubos clássicos começou com a invenção do transistor em 1947. Os transistores baseados em semicondutores chegaram ao mercado na década de 1950 e substituíram em grande parte os tubos na década de 1960.

Desvantagens dos tubos em comparação com semicondutores

Em comparação com a tecnologia de semicondutores, os tubos têm as seguintes desvantagens:

  • Fonte de alimentação complexa com tensão de aquecimento (aprox. 1,5 a 40 V) e tensão anódica entre 50 e mais de 1000 V, portanto, às vezes acima da baixa tensão , embora em casos especiais sejam possíveis tensões anódicas mais baixas , por exemplo 6 a 12 V. No entanto, eles são muito limitados em termos de amplificação e potência de saída.
  • Alta necessidade de espaço e opções de integração muito limitadas. Circuitos altamente integrados não podem ser construídos com tubos . Tubos compostos com no máximo três sistemas e alguns componentes passivos em um bulbo de vidro não podem ser comparados com CIs complexos , que podem conter até vários bilhões de transistores .
  • Perda de energia adicional no circuito de aquecimento
  • Altas temperaturas na superfície
  • Alto desenvolvimento geral de calor
  • Prontidão operacional atrasada devido ao tempo de aquecimento do cátodo
  • Custos de fabricação elevados devido a várias etapas de produção complexas
  • Sensibilidade a tensões mecânicas ( microfones , vidros quebrados e danos internos)
  • Maiores mudanças relacionadas à idade nos valores elétricos ao longo da vida útil (dependendo das condições de operação e tipo)
  • Vida útil mais curta (dependendo das condições de operação e tipo)
  • Nenhum tipo complementar análogo a MOSFETs de canal p / canal n ou transistores bipolares PNP / NPN são possíveis

Vantagens dos tubos em relação aos semicondutores

Apesar das principais desvantagens em comparação aos componentes semicondutores , os tubos de elétrons podem se manter em certas áreas devido às suas propriedades especiais:

  • Normalmente, menos esforço de resfriamento do que semicondutores de mesma potência, uma vez que os tubos naturalmente têm temperaturas de operação mais altas.
  • São menos sensíveis a algumas influências ambientais como radiação cósmica e radioatividade , tensões falsas e resistentes ao pulso eletromagnético (EMP); é por isso que houve, por exemplo, um maior desenvolvimento do tubo de elétrons na União Soviética com motivação militar.
  • Na engenharia de energia de alta frequência e na engenharia de baixa frequência, os tubos têm propriedades cobiçadas: alto ganho de energia, alta largura de banda dinâmica, parâmetros constantes em uma ampla faixa de frequência, capacitâncias internas de tensão muito pequena e constante, tolerantes a breves incompatibilidades.
  • Eles estão disponíveis para saídas muito altas (até a faixa de megawatts em frequências de até cerca de 1 GHz).
  • Em frequências acima de cerca de 1 GHz e alta potência, tubos especiais ( magnetron , clístron , tubo de onda progressiva ) são usados ​​para geração e amplificação.
  • Na área de operações de comutação extremas de alta corrente e alta velocidade, os tiratrons de hidrogênio são incomparáveis ​​em termos de desempenho e velocidade.
  • Curto prazo (por alguns microssegundos) extremamente sobrecarregável (ver magnetron ).
  • O caráter sonoro das válvulas eletrônicas com overdrive intencional em circuitos amplificadores de instrumentos musicais, principalmente guitarras elétricas, teve uma forte influência no rock e no blues em particular, mas também em outros estilos de música. Os amplificadores de transistor são normalmente mais baratos, mas muitas vezes são percebidos como não sendo da mesma qualidade que os amplificadores valvulados. Amplificadores valvulados bem conhecidos e populares são, por exemplo, modelos da Marshall , Fender , Mesa Boogie e Ampeg .

Tipos de tubo

Os diferentes tipos de tubos são diferenciados pela sua função e pelo número e disposição dos eletrodos, bem como pelas diferentes fontes de alimentação (tubos da rede elétrica, tubos da bateria e tubos de baixa tensão ). Consulte também o esquema europeu de rotulagem de tubos .

Grosseiramente classificados, o diodo pertence aos rectificadores, enquanto triodes , tetrodos e pentodos representam amplificador de tubos . Hexodos , heptodos , octodos e enneodos são desenvolvimentos que foram adaptados às necessidades da tecnologia de rádio da época. Eles também amplificam os sinais, mas as grades adicionais têm funções especiais; consulte também o artigo sobre receptores de sobreposição e as seções abaixo.

Os olhos mágicos desempenham um papel especial, cujo objetivo principal não é a amplificação ou manipulação de sinais, mas a conversão de uma variável de sinal em um equivalente óptico correspondente.

Os tipos individuais e suas características são brevemente apresentados a seguir.

diodo

Símbolo de "diodo"

O diodo de tubo tem apenas os eletrodos mínimos necessários, ânodo (a) e cátodo (k). Ao aplicar uma tensão elétrica entre o cátodo (aquecido) e o ânodo, os elétrons são acelerados pelo campo elétrico através do vácuo até o ânodo e são capturados por ele.

O pré-requisito é a polaridade da tensão aplicada (mencionada acima): O cátodo deve ter um potencial negativo em comparação com o ânodo para que uma corrente anódica seja gerada. Se não houver tensão entre o ânodo e o cátodo, apenas uma corrente mínima flui - a chamada corrente de partida. Isso ocorre porque alguns elétrons têm energia suficiente para superar a distância entre os eletrodos. Esta corrente é da função de trabalho dependendo da temperatura e do cátodo.

Principais áreas de aplicação: retificador , demodulador

Alguns tipos de diodos que costumavam ser amplamente utilizados:

  • EAA91 (dois caminhos independentes de diodo de pequeno sinal em uma lâmpada de tubo, usados ​​em discriminadores para FM - demodulação e aparelhos de televisão para demodulação de sinal de imagem ( AM ) e grampo de nível de preto )
  • EY51, DY86 (diodo retificador de alta tensão para tubos de imagem de televisão e tubos de raios catódicos de osciloscópio)
  • EZ80, EZ81 (retificador bidirecional)
  • PY88 (diodo de reforço de alta tensão para o estágio de saída de linha de televisores)

Triodo

Símbolo "Triodo"
Triodo de feixe (6BK4A / Toshiba), usado como triodo de lastro para regular a tensão do ânodo do tubo de imagem (30 kV) em uma das primeiras televisões coloridas
Campo característico de um ECC83

O triodo ou tubo de grade única possui um eletrodo adicional, a chamada grade de controle (g 1 ), que é acoplado entre o cátodo e o ânodo e geralmente tem a forma de uma hélice.

A quantidade de elétrons fluindo entre o cátodo e o ânodo pode ser controlada sem corrente se o valor da tensão da grade for alterado e este for negativo em comparação com o cátodo. Este controle impotente só é válido até frequências abaixo de cerca de 100 MHz. Além disso, a resistência de entrada cai devido à influência dos elétrons que estão passando muito devagar. Um controle com tensões positivas não é comum com válvulas amplificadoras convencionais porque uma corrente de grade então fluiria e o controle não ocorreria mais sem energia. Existem alguns projetos especiais, como o EDD11, que usam medidas estruturais para manter a corrente da rede na faixa positiva o mais baixa possível. No entanto, surgem fortes distorções, razão pela qual esta solução não poderia prevalecer na faixa de baixa frequência.

A grade está muito mais próxima do cátodo do que do ânodo, e é por isso que a corrente do ânodo pode ser alterada visivelmente mesmo por pequenas variações na tensão da rede. A razão é que a intensidade do campo elétrico diminui com o aumento da distância.

As lacunas entre os fios da grade permitem que a maioria dos elétrons atravesse a grade e sejam então acelerados até o ânodo. A quantidade desses elétrons depende da voltagem na grade. Essa controlabilidade fez do triodo o primeiro amplificador eletrônico historicamente - uma função na qual ele é substituído por transistores menores, de baixo ruído e de baixa perda, que não requerem aquecimento.

A medida do ganho é a inclinação , expressa em mA / V. Quanto mais próxima a grade está do cátodo, mais firmemente ela é enrolada e quanto maior a superfície do cátodo, mais alta ela é. Os triodos particularmente íngremes têm as chamadas grades de tensão , cujos fios de grade particularmente finos estão dispostos muito perto do cátodo.

Hoje, os triodos são usados ​​apenas em estágios pré-amplificadores de baixo ruído de dispositivos de áudio hi-end e, devido ao menor fator de amplificação, em aplicações com requisitos especiais de linearidade (a característica é quase reta e, portanto, gera poucos harmônicos). Em estágios de saída de energia para sistemas de transmissão de alta potência, eles são usados ​​em um circuito de base de rede porque não precisam ser neutralizados. Em amplificadores de potência de alta fidelidade, os tríodos finais com alta penetração (por exemplo, tubos de regulação de corrente) são particularmente populares.

As desvantagens são:

Ambas as desvantagens podem ser evitadas usando um cascode composto de dois tríodos ou usando um pentodo, que, no entanto, gera um ruído significativamente mais perturbador .

Triodos históricos da esquerda o RE16 de 1918 até o EC81 de 1949

Os triodos que costumavam ser amplamente usados ​​são:

  • EC92 (triodo VHF, em grande parte corresponde a metade de um ECC81)
  • ECC81 (triodo duplo VHF)
  • ECC82 (amplificador de áudio, separador de pulso em receptores de televisão)
  • ECC83 (baixo ruído, baixa distorção e duplo triodo AF de microfone baixo para amplificadores de áudio)
  • PCC84 (triodo duplo VHF, especialmente para pequenas tensões anódicas, pois geralmente ocorrem em circuitos cascode)
  • PCC88 (VHF duplo triodo em tecnologia de grade de tensão)
  • ECC85 (triodo duplo VHF, sucessor aprimorado do ECC81)
  • ECC86 (triodo duplo de baixa voltagem com voltagem de ânodo de 6 a 12 volts para rádios de automóveis)
  • 6N2P (triodo duplo de áudio russo com alto fator de ganho, semelhante ao ECC83)
  • 6N23P ( triodo duplo de grade de tensão russa extremamente íngreme e extremamente baixo ruído , entre outras coisas para amplificação de banda larga, em suas propriedades técnicas correspondendo amplamente ao E88CC e semelhantes)
  • PC88, PC93 ( tubos de grade íngreme para frequências de até aproximadamente 800 MHz, faixa UHF)
  • RE 054, triodo do fabricante Telefunken
  • 6J5 (triodo de uso geral)
  • 6SN7 (triodo duplo com soquete octal, principalmente para aplicações de áudio)

Projetos especiais são:

  • Triodos de disco ; estes possuem eletrodos planos (em forma de disco), que podem ser contatados concentricamente em toda a volta, de forma a serem capazes de conectá-los em arranjos coaxiais com baixa indutância. Eles são usados ​​como amplificadores de alta frequência até aproximadamente 5 GHz. Um tubo relacionado é o clístrode .
  • Os tríodos de feixe (ver triodo de lastro ) formam um feixe de elétrons entre o cátodo / grade e o ânodo, o que permite uma maior distância e rigidez dielétrica ao ânodo. Use como um tubo de controle para tensões muito altas (por exemplo 6BK4A até 30 (60) kV, imagem acima). A contraparte europeia é o PD500 ou PD510.

Tetrode

Símbolo "Tetrode"
Tetrodo duplo YL 1060
(= QQE 06/40)

Em contraste com o triodo, o tetrodo tem uma grade adicional - a chamada grade de tela (g 2 ) - e, portanto, tem quatro eletrodos. A inserção desta grade entre a grade de controle e o ânodo altera alguns dos parâmetros elétricos fundamentais do tubo. A grade da tela é alimentada com uma tensão positiva que é tão constante quanto possível em comparação com o cátodo e protege a grade de controle do ânodo, daí o nome grade da tela, anteriormente também chamada de grade protetora.

A corrente anódica do tetrodo é quase independente da tensão anódica assim que esta excede um valor mínimo determinado pelo espaçamento do eletrodo e a tensão da grade da tela; a grade da tela cria condições de campo constantes para a grade de controle e acelera os elétrons uniformemente em direção ao ânodo - mesmo se isso assumir uma tensão mais baixa do que a grade da tela. Isso aumenta a resistência de saída (resistência da fonte) do ânodo consideravelmente, que é, portanto, muito mais adequado para amplificadores seletivos do que um triodo. A reação suprimida da tensão anódica na grade de controle e a menor capacitância entre esses eletrodos reduzem drasticamente o efeito Miller . Ambos os fatores significam que os tetrodos têm um ganho muito maior do que os tríodos e têm uma tendência significativamente menor de oscilar .

O tetrodo tem uma desvantagem: se a voltagem do ânodo cair abaixo da voltagem da grade da tela devido ao nível de controle, os elétrons secundários inevitáveis ​​que são eliminados do ânodo pelos elétrons que atingem o ânodo são atraídos para a tela (mais positiva) grade e não retorne ao ânodo. Isso pode ser visto em uma depressão característica na corrente anódica no campo característico: A corrente anódica diminui embora a tensão anódica aumente. Matematicamente, isso corresponde a uma resistência diferencial negativa . Se a tensão do ânodo passar por esta faixa, isso leva a distorções, uma vez que a corrente do ânodo não é proporcional à tensão da rede aqui. A grade da tela também é tensionada termicamente pelo fluxo de elétrons adicional.

Uma medida para colocar esse problema sob controle é tornar a distância entre o ânodo e a grade da tela o maior possível - tão grande que o campo elétrico do ânodo possa capturar tantos elétrons secundários quanto possível e apenas uma quantidade insignificante alcance a tela grade. Este é o caso, por exemplo, de algumas versões dos tubos de saída EL11 e ECL11 da produção GDR. Em pentodos, esta desvantagem é corrigida por uma grade adicional. Com o Dynatron , o efeito das emissões secundárias é explorado de forma consciente e pode ser usado em circuitos osciladores , entre outras coisas .

Os tetrodos são usados ​​hoje na forma de tetrodos de disco para amplificadores de alta frequência com alta potência (como o 4CX3000A).

Pentodo

Símbolo "Pentode"
Campo característico de um pentodo

Para evitar os problemas com os elétrons secundários que ocorrem com o tetrodo, os projetistas adicionaram outra grade entre o ânodo e a grade da tela , a chamada grade de freio (g 3 ), para que um pentodo tenha cinco eletrodos. É uma malha muito larga e geralmente está eletricamente no mesmo nível de voltagem do cátodo. Praticamente não atrapalha os elétrons muito rápidos que saem do cátodo por causa de sua malha larga. Os elétrons secundários muito mais lentos expulsos do ânodo são direcionados de volta para o ânodo.

O pentodo é o último estágio de um longo desenvolvimento. Como as desvantagens do triodo e do tetrodo foram eliminadas, o pentodo era o tubo padrão para amplificadores. O alto fator de ganho é uma vantagem. No curso de seu caminho para o ânodo, os elétrons passam por diferentes potenciais e são alternadamente acelerados, desacelerados e desviados de seu caminho reto. Isso cria uma tensão de ruído ( ruído de distribuição ) no ânodo. O ruído inerente mais alto relacionado ao design só é perceptível com sinais muito fracos.

Por causa do ruído inerente, os triodos foram novamente usados ​​nas partes de entrada dos amplificadores VHF na tecnologia VHF no início dos anos 1950. O chamado circuito cascode foi usado e os valores de ganho do tipo pentodo foram obtidos com dois triodos sem seu ruído.

Os tetrodos de potência de feixe ou pentodos de feixe são pentodos especiais que usam defletores de feixe de elétrons curvos de uma maneira relativamente simples em vez da grade de freio, que é difícil de fabricar, o que reduz os custos de produção. Para evitar problemas de patente com a Philips / Mullard , engenheiros britânicos desenvolveram o projeto do feixe de tetrodo, cujas licenças de patente foram posteriormente vendidas para a RCA americana . A RCA desenvolveu o 6L6 e lançou-o em 1936. Tornou-se o mais bem-sucedido, versátil e mais conhecido pentodo de feixe da história do tubo; inúmeras variantes foram construídas e algumas ainda estão em produção hoje. Ele é integrado a vários amplificadores de guitarra e amplificadores de baixo elétricos.

Pentode EF86

Exemplos de pentodos são:

  • EF80 (pentodo de banda larga)
  • EF83 ( pentodo de sinal pequeno de baixo ruído ajustável, usado em aplicações de alta fidelidade)
  • EF85 (pentodo de banda larga ajustável)
  • EF86 ( pentodo de baixo ruído, baixo sinal, usado em aplicações de alta fidelidade)
  • EF98 (pentodo de sinal pequeno de baixa tensão, especialmente para rádios automotivos híbridos)
  • EL34 (pentodo final NF frequentemente usado em amplificadores de áudio)
  • EL41 (pentodo final NF para dispositivos de rádio mais antigos)
  • EL84 (pentodo final NF para rádios e amplificadores)
  • PL83 (amplificador de potência de vídeo em televisores)

Os pentodos de feixe são, por exemplo, os seguintes tubos:

  • 6L6 (tetrodo de potência do feixe dos EUA da RCA)
  • 6550 (tetrodo de potência do feixe dos EUA de Tung-Sol, corresponde aproximadamente ao KT88 )
  • KT66 (inglês K sem tinta - T etrode Marconi-Osram Valve Co., eletricamente quase idêntico ao 6L6)
  • EL503 (famoso tetrodo de energia de feixe de grade de tensão de alta frequência de 1966)
  • PL500 (pentodo de comutação, estágio de saída horizontal em televisores, estágio de potência de saída em amplificadores Braun )
  • PL519 (pentodo de comutação de maior potência usado em televisões coloridas )
  • PCF82 (tubo de sinal pequeno composto, parte pentodo)

Hexodo

Símbolo de "hexodo"

O hexodo é um tubo de elétrons com seis eletrodos: ânodo, cátodo e um total de quatro grades. Simplificando, o hexodo é um cascode de dois tetrodos com apenas um cátodo e um ânodo - ele contém, portanto, duas grades de controle (g 1 , g 3 ) e duas grades de tela (g 2 , g 4 ) entre o cátodo e o ânodo . Como princípio funcional, o termo cátodo virtual (localizado entre g 2 e g 3 ) é frequentemente usado na literatura como uma explicação funcional estendida .

Na aplicação mais comum deste tipo de tubo, as grades de controle g 1 e g 3 são alimentadas com dois sinais diferentes com as frequências f 1 e f 2 . Um grande número de sinais surge no ânodo; além dos próprios sinais de entrada f 1 e f 2 , ocorrem os sinais mais fortes das frequências 2 f 1 , 2 f 2 , f 1  + f 2 ef 1  - f 2 . Este circuito é usado em receptores heteródinos históricos como um misturador multiplicativo , sendo utilizada apenas a diferença f 1  - f 2 , a chamada frequência intermediária . Em comparação com a mistura aditiva , há menos distorção de sinal. Os hexodos não são usados ​​para receptores de ondas curtas sensíveis porque o forte ruído de distribuição de energia abafa os sinais fracos.

Representantes bem conhecidos e difundidos em sua época são os tipos ACH1, ECH3, ECH11, ECH42, que também contêm um sistema triodo (usado como um oscilador ). As duas grades de tela da parte hexodo são conectadas entre si nestes tubos.

Heptode

Símbolo de "heptodo"

O heptodo é um desenvolvimento posterior do hexodo e de um tubo de cinco grades. De forma análoga ao pentodo, uma grade de frenagem (g 5 ) é fornecida entre a segunda grade da tela (g 4 ) e o ânodo (a) e está permanentemente conectada ao cátodo no bulbo. Normalmente, apenas uma única conexão elétrica é conduzida para fora do pistão para as duas grades de tela (g 2 e g 4 ).

Representantes bem conhecidos foram os tipos ECH4, ECH21, ECH81; o último foi encontrado em quase todos os receptores de rádio dos anos 1950 e início dos anos 1960. Eles também continham um sistema triodo destinado ao uso como um oscilador.

Octode

Símbolo "Octode"

O octodo ou tubo de oito pólos é um desenvolvimento paralelo ao triodo hexodo / oscilador misto. A primeira grade de controle (g 1 ) é seguida por um ânodo (g 2 ) que geralmente consiste em duas barras (barras de suporte da grade sem envolvimento da grade ), que forma o sistema oscilador com o cátodo e a primeira grade. A grade da tela (g 3 ) é seguida por outra grade de controle (g 4 ) à qual o sinal recebido é aplicado, seguida por uma segunda grade da tela (g 5 ) e uma grade de frenagem (g 6 ) imediatamente à frente do ânodo. A grade de controle comum g 1 também influencia o fluxo de elétrons para o ânodo principal, o que leva a uma função de mistura semelhante à do heptodo.

Como o hexodo e o heptodo, o octodo é um tubo especial para receptores heteródinos , ele forma um tubo misturador e oscilador em um sistema ao mesmo tempo. Os representantes típicos foram os tipos AK2, EK2. Com um triodo / hexodo como o ECH3, o sinal recebido é conectado à grade de controle sensível g 1 , com um octodo à segunda grade de controle menos sensível g 4 . Os octodos são muito sensíveis às distorções de frequência devido ao acoplamento direto dos eletrodos por meio do fluxo de elétrons .

Enneode

Símbolo "Enneode"

O ennodo é um tubo com um cátodo, um ânodo e sete grades, portanto, com um total de nove eletrodos. Às vezes também é referido como Nonode , usando a palavra latina em vez da palavra grega para "nove" . Havia apenas alguns tipos: o EQ40 e o EQ80 (ou sua variante totalmente atual UQ80). Ele foi desenvolvido na mesma época que a introdução da transmissão VHF para fins de demodulação de frequência . Seu modo de operação correspondia ao de um demodulador de coincidência . Uma tensão de sinal comparativamente alta poderia ser captada em seu ânodo, o que era suficiente para controlar totalmente o tubo de saída imediatamente após e também permitia feedback negativo . Este tubo encontrou uso generalizado na seção de som de receptores de televisão e em kits de retrofit VHF para receptores antigos. Uma vez que a grade de frenagem g 7 foi conectada internamente ao cátodo e as três grades de tela g 2 , g 4 e g 6 foram conectadas uma à outra e conduzidas juntas, mesmo um soquete de trava de aro de oito pinos foi suficiente no caso do EQ40, apesar dos inúmeros eletrodos.

Olho mágico

Olhos mágicos (EM84) para exibição de nível estéreo

O olho mágico é um tubo especial que converte um sinal de controle elétrico em um sinal de luz, cuja extensão visível depende da voltagem do sinal de controle aplicada. Inventado em 1930 pelo americano Dr. Allen Du Mont e posteriormente desenvolvido pelos dois engenheiros da RCA Thompson e Wagner, foi inicialmente usado em receptores de rádio como um auxílio visual para sintonia ideal com a frequência de transmissão desejada. O círculo segmentado (AM2, EM34), o leque (EM71, EM80, EM85) ou posteriormente a banda retangular ( EM84 , EM800, EMM801, EMM803) foram usados ​​principalmente como telas fluorescentes. Assim como os tubos do osciloscópio , os olhos mágicos costumam brilhar na cor verde, com modelos mais modernos como o EM84 a cor tende para a faixa azul esverdeada. A cor luminosa depende da substância da tela fluorescente que é excitada pelo feixe de elétrons: silicato de zinco para as telas verdes brilhantes mais antigas, óxido de zinco para as versões mais brilhantes e verde-azuladas mais modernas. O óxido de zinco tem se mostrado muito mais durável contra o estresse causado pelo bombardeio constante de elétrons: os tubos com esse fósforo têm uma vida útil mais longa.

Para dispositivos estéreo, a indústria de tubo trouxe tubos indicadores de sintonia especiais com dois sistemas de eletrodos separados, que eram usados ​​de forma diferente: ou como um indicador de nível de 2 canais para aplicações de áudio (EMM801, EM83 ) ou como um indicador de sintonia para sintonizadores FM estéreo, com um sistema fornecendo a sintonia ideal do sintonizador, o segundo indica a presença de um sinal estéreo (EMM803).

No que diz respeito à designação do tipo, os olhos mágicos devem ser considerados uma exceção. Com exceção do DM70 / 71 e EFM11, há pelo menos um triodo em cada olho mágico como sistema auxiliar. No entanto, esses tipos não são designados com, por exemplo, ECM84, mas com EM84.

Tubos múltiplos (tubos compostos)

Em tubos múltiplos ou tubos de sistemas múltiplos, dois ou mais sistemas de tubos são mecanicamente combinados com separação elétrica. Exemplos: dois tríodos no ECC83, um triodo e um pentodo de potência no ECL82, um pequeno pentodo de sinal e um pentodo de potência no PFL200.

Em tubos compostos, os dois sistemas de tubos são parcialmente conectados um ao outro; quer através da estrutura mecânica (por exemplo, arranjo vertical do triodo e pentodo de energia com um tubo catódico comum para o ECL80) ou pela conexão correspondente dos eletrodos via fios de conexão dentro do tubo (tubos catódicos separados mecanicamente com um pino de conexão catódica comum para o triodo e pentodo do PCF86). Combinações de tubos indicadores de afinação e pentodos também foram feitas, por exemplo, no EFM11.

O tubo composto VCL11 foi instalado na Alemanha no DKE38 ( receptor de pessoas ).

A distinção feita na década de 1940 entre tubos compostos e tubos múltiplos não foi mais mantida devido às pequenas diferenças ao longo do tempo. O termo tubo múltiplo se estabeleceu para ambos os tipos .

Em tubos múltiplos e compostos, resistores e capacitores também foram parcialmente integrados (pela primeira vez no tubo triplo 3NF); esses tubos foram, por assim dizer, os primeiros circuitos integrados em eletrônica.

Outros tipos de tubos de elétrons

Tubos cheios de gás

Veja: lâmpada de descarga de gás

Além dos tubos de elétrons, que exigem alto vácuo em seu interior, há tubos cheios de gás, que só então cumprem sua função real. Eles não são tubos de elétrons no verdadeiro sentido da palavra, já que o caminho livre dos elétrons em seu interior é geralmente menor do que a distância entre os eletrodos. No entanto, eles são frequentemente chamados de tubos e, portanto, são mostrados aqui.

Tubos cheios de gás são, por exemplo, retificadores de vapor de mercúrio , fotocélulas cheias de gás , tubos nixie , estabilizadores de brilho e tiratrons .

Com algumas exceções, os tubos retificadores preenchidos com gás foram substituídos por componentes semicondutores. O enchimento de gás geralmente consiste em gases nobres como argônio , xenônio , néon , gases normais como hidrogênio e deutério ou vapor de mercúrio . O enchimento de gás é ionizado durante a operação , o que permite que a eletricidade flua através do gás. O grupo de retificadores inclui retificadores de vapor de mercúrio e interruptores controlados como o thyratron , o ignitron e o excitron .

Os tubos Tungar são retificadores preenchidos com o gás nobre argônio para uso com tensões baixas.

O Krytron pode ser usado como uma chave eletrônica.

Tubos cheios de gás também são as várias lâmpadas de descarga de gás ( lâmpadas de descarga de gás de alta pressão, como lâmpadas de vapor de sódio , lâmpadas de vapor de mercúrio ou lâmpadas de iodetos metálicos), mas geralmente não são chamadas de tubos. As exceções são as lâmpadas fluorescentes e os tubos catódicos frios (CCFL) e tubos fluorescentes usados para iluminação de fundo .

Estabilizadores de brilho (por exemplo, 0A2) são tubos preenchidos com gás não aquecidos nos quais a característica de corrente-voltagem retangular é usada para estabilização de voltagem. Eles funcionam como as lâmpadas incandescentes e tubos nixie que são freqüentemente usados ​​para fins de exibição.

Os tubos Geissler são tubos catódicos frios preenchidos com vários gases para fins de ensino e demonstração.

conexões

Com algumas exceções ( Nullode ), os tubos requerem conexões elétricas com o interior do pistão para desempenhar sua função. Vários tipos de conexão foram desenvolvidos para esse propósito ao longo dos anos. A maioria dos tubos são fornecidos com uma base que é mantida em um soquete . Existem também tipos como o DY51 que são soldados diretamente no circuito .

Nos primeiros dias da tecnologia de tubos, a base e o pistão eram separados. Os fios condutores do frasco eram conduzidos a uma base posterior de baquelite ou plástico e ali soldados.

Por razões de custo, as construções de base separadas foram finalmente descartadas e o tubo todo de vidro foi desenvolvido, o precursor do qual foi a base loktal. Esta chamada base de vidro prensado consiste em uma mistura de vidro especial com baixas perdas dielétricas, na qual os contatos da base feitos de ferro cromo ou níquel são fundidos e prensados ​​de maneira estanque ao vácuo e dimensionalmente precisa. Este tipo de base também é fabricado em uma etapa de fabricação separada e soldada por pontos ao sistema durante a fabricação e fundida ao pistão.

Tabela dos tipos de soquete mais importantes:

Tipo de soquete Observações Imagem de exemplo
Soquete Europa
(4 pinos do
soquete de baquelite)
Disposição no
pino do quadrilátero da pipa ø 4 mm,
espaçamento entre pinos de mm dos pinos opostos cerca de 16º
Soquete europeu de 4 pinos
Soquete de contato externo
(5 pinos, contatos de borda)
Pino 1 às 3 horas, numeração no sentido anti-horário,
ângulos 3 × 60 ° e 2 × 90 °,
ø aproximadamente 20 mm.
Soquete de contato externo de 5 pinos
Soquete de contato externo
(8 pinos)
Pino 1 às 2:30 da manhã, numeração no sentido anti-horário,
ângulos 3 × 30 ° e 5 × 54 °,
ø aproximadamente 26 mm.
Tomada de contato externo de 8 pinos
Base de tubo de aço
(Y8A)
Pino 1 às 5 horas, numeração no sentido horário,
dois grupos de pinos, ângulo cada 26 ° 50 ',
círculo do orifício ø 28 mm
Base de tubo de aço
Soquete octal
(K8A)
Pino 1 à 1 hora, numeração no sentido horário,
ângulos de 45 ° cada,
círculo angular ø 17,45 mm
Soquete octal
Soquete Loktal
(W8A)
Pino 1 na posição 1 hora, numeração no sentido horário,
ângulos de 45 ° cada,
círculo do orifício ø 17,5 mm
Soquete Loktal
Soquete Rimlock
(B8A, saliência de encaixe na
borda)
Pino 1 à 1 hora, numeração no sentido horário,
ângulo de 45 ° cada,
círculo do orifício ø 11,5 mm
Soquete de trava de borda, marcação de alinhamento por meio de um bico de vidro
Soquete de trava de borda, marcação de alinhamento por meio de um anel de metal
Soquete Pico 7
(B7G)
Pino 1 às 7h30, numeração no sentido horário,
ângulos de 45 ° cada, pino 8 recuado,
círculo do orifício ø 9,53 mm
Base miniatura
Soquete Noval
(B9A)
Pino 1 às 7 horas, numeração no sentido horário,
ângulos cada 36 °, pino 10 recuado,
círculo do orifício ø 11,9 mm
Soquete Noval
Soquete magnoval
(9 pinos)
Pino 1 às 7 horas, numeração no sentido horário,
ângulo de 36 ° cada, pino 10 recuado,
círculo do orifício ø 19 mm
Base magnoval

Tampa de conexão separada

Conexão da tampa do ânodo de um PL36
Conexão da tampa da grade de um pentodo EF5 de HF em um rádio ( Bang & Olufsen Beolit ​​39, 1938)

Para requisitos especiais, alguns tipos de tubos têm uma tampa de conexão separada da base. No caso de tubos com base de contato externa, geralmente é a conexão para a grade de controle , por isso está espacialmente afastada das demais conexões e, assim, permite um desacoplamento extenso, o que beneficia as propriedades de alta frequência desses tubos. As desvantagens dessas conexões são o maior esforço envolvido na fabricação de tubos e também na construção do dispositivo. As vantagens do desacoplamento são parcialmente anuladas pelas rotas de cabo mais longas necessárias para a fiação até esta conexão.

Os tubos modernos têm uma conexão de tampa se a rigidez dielétrica assim o exigir. Os ânodos de tubos de fim de linha (PL81, PL36, PL500, PL509, ...) são carregadas com tensão de picos de até 5 kV devido à auto-indução do transformador de linha . Com essas altas tensões, flashovers entre os pinos de soquete individuais seriam inevitáveis. Pela mesma razão, o cátodo dos diodos de reforço (PY81, PY83, PY88, PY500, ...) e o ânodo dos retificadores de alta tensão (por exemplo, o DY86) estão na tampa do pistão.

Tubos transmissores com saída maior também possuem uma ou mais tampas de conexão. Normalmente o ânodo também é conectado aqui, também por razões de rigidez dielétrica, mas também para melhor desacoplamento dos circuitos da rede e do ânodo. Outro ponto é a estrutura mais simples do circuito ressonante de saída mecanicamente geralmente maior do estágio de saída do transmissor.

Esquemas de designação

Esquema americano

A indústria de tubos US desenvolvido a partir de 1933, uma teclas de digitação separados com poder muito limitado ( R ádio e lectronics T Elevision M anufacturers' A SSOCIAÇÃO - RETMA designação Tube).

Esquema europeu

Com a padronização gradual da base do tubo por volta de 1925 (por exemplo, base de pino europeu ou base de potenciômetro com contatos externos), as primeiras tentativas foram feitas com um sistema combinado de número e letras para identificar uniformemente o tipo e os dados operacionais dos tubos.

Mas foi só em 1933/34 que uma chave de designação de tubo pioneira foi estabelecida na Europa, o sistema de designação conjunta acordado pela Philips e Telefunken . Desenvolveu-se num sistema de código que ainda hoje é válido, em que o tipo de aquecimento, a base e o tipo de sistema podem ser lidos a partir do nome. No entanto, esse sistema só conseguiu prevalecer na Europa.

1ª letra: tipo de aquecimento (tensão ou corrente) 2ª (+3.) Letra: tipo de sistema
UMA. 4 V direto ou indireto UMA. diodo
B. 180 mA diretamente das baterias B. Díodo bidirecional, dois ânodos para um cátodo
C. 200 mA indireto (fornecimento em série) C. Triodo
D. 1,4 V diretamente das baterias ou semi-indiretamente D. Triodo de potência
E. 6,3 V indireto (na verdade paralelo, mas também alimentação em série) E. Tetrode
F. 12,6 V indireto F. Pentodo
G 5 V indireto H Hexodo ou heptodo
H 150 mA indireto K Octode
EU. (já foi usado indiretamente para 20 V) EU. Power tetrode ou power pentode
K 2 V direto das células de chumbo-ácido M. Visor ou tubo indicador
EU. 450 mA indireto (fornecimento em série) N Thyratron
O sem aquecimento (para tubos cheios de gás, incluindo semicondutores) P. Tubo de emissão secundária
P. 300 mA indireto (fornecimento em série) Q Enneode (tubo de 9 pólos)
você 100 mA indireto (fornecimento em série) T Tubo contador (aplicações digitais)
V 50 mA indireto (fornecimento em série) C. Díodo de energia descartável com enchimento de gás especial
X 600 mA indireto (fornecimento em série) X Díodo de energia bidirecional com enchimento de gás especial
Y 450 mA indireto (fornecimento em série) Y Diodo de potência unilateral
Z sem aquecimento (para tubos cheios de gás) Z Diodo de energia bidirecional

Se vários sistemas de eletrodos são acomodados em um bulbo de vidro, eles são marcados com letras adicionais que têm o mesmo significado que a segunda letra. As letras são listadas em ordem alfabética.

Os tubos são sempre peças de desgaste e devem ser substituídos após determinados intervalos de tempo. Para facilitar este processo, quase todos os tubos são equipados com um sistema de plug-in, o soquete do tubo, que adotou uma grande variedade de variantes ao longo da história do tubo, que também se refletem no código numérico da designação do tubo . De várias fontes, este código provou ser mais uma referência do que um esquema fixo. Uma padronização confiável não poderia ser alcançada até 1963, mas naquela época já havia muitos tipos de tubos no mercado que não se adequavam mais ao esquema.

Faixa de valores Tipo de soquete
1 a 9 Base de contato externa (5 e 8 pólos), também base de pino octal e europeu com construção de pé de aperto
10 a 19 Base de tubo de aço (8 pólos), se necessário com construção de pé de aperto
20 a 29 Tipos de octal ou pré-vendedor e tubos locais
30 a 39 Soquete octal
40 a 49 Soquete Rimlock
50 a 60 Diferentes formatos de base, de preferência bases de vidro prensado, como Loktal
61 a 79 Várias bases, por exemplo para tubos pequenos (B5A, B5B, B8D, ...) ou conexões soldadas diretas ou tubos locais de C. Lorenz
80 a 89 Soquete Noval
90 a 99 Soquete Pico-7
150 a 159 Soquete do tubo de aço (10 pinos)
171 a 175 RFT -Gnome Tube Series
180 a 189 Soquete Noval
190 a 199 Soquete Pico-7
200 a 209 Base decalque
280 a 289 Soquete Noval
500 a 599 Base magnoval
800 a 899 Soquete Noval
900 a 999 Soquete Pico-7

Dependendo do número de dígitos, o segundo ou último dígito pode ser uma indicação do tipo de característica de controle da rede - este regulamento só foi oficialmente especificado em 1963 e mesmo assim nem sempre foi respeitado pelos fabricantes e só deve ser entendido como uma indicação. Freqüentemente, o número fornecido é apenas um número sequencial sem nenhum significado adicional. Por exemplo, não faz sentido especificar uma característica de controle para válvulas de potência. A seguinte divisão numérica é difundida para diferenciar a curva característica para alguns pentodos de pequeno sinal (letra de código F) ou também para triodos de HF (letra de código C, por exemplo PCC189).

  Corrente anódica em função da tensão da rede de controle
dígito par característica normal
dígito ímpar característica curva para tubos de controle

Ocasionalmente, você encontrará tubos nos quais a combinação de dígitos é fornecida entre a letra do tipo de aquecimento e as do tipo de sistema, por exemplo, E83CC. Esses tubos são especificados para uma vida útil particularmente longa, têm tolerâncias mais estreitas em comparação com a versão padrão (aqui ECC83) e são mais resistentes a choques e vibrações. É por isso que foram usados ​​em particular com demandas crescentes de função e confiabilidade, como em dispositivos para a indústria e militares. Com uma determinada designação de tipo de tubo especial, nem sempre é possível inferir o tubo convencional eletricamente comparável simplesmente alterando a combinação de número e letra. Por exemplo, o pentodo especial E81L de baixa potência destinado ao uso em sistemas telefônicos de acordo com a folha de dados da Philips não pode ser comparado com o pentodo de fim de linha EL 81!

Exemplos regulares típicos:

  • UL 84 = pentodo final de energia para corrente de aquecimento de 100 mA, base Noval
  • EF 97 = pentodo de controle para tensão de aquecimento de 6,3 V, pico base
  • VY 1 = diodo de energia para corrente de aquecimento de 50 mA, base de contato externa
  • UCH 21 = tubo multi-sistema que consiste em um triodo e heptodo em um bulbo de vidro, corrente de aquecimento de 100 mA, soquete Loktal

Exceções

Os olhos mágicos (M) devem ser considerados uma exceção no que diz respeito à designação de tipo. Com algumas exceções, há pelo menos um tríodo em cada olho mágico como sistema auxiliar. Este triodo não está listado separadamente: não há tubo ECM , mas existem tubos EFM nos quais o triodo usual foi substituído por um pentodo.

Alguns pentodos de potência (L) são tetrodos do ponto de vista estrutural, mas não possuem uma grade de retardo e um eletrodo de focalização do feixe. As características operacionais de um pentodo (por exemplo, ECL11, AL4) ainda são alcançadas graças a uma distância comparativamente muito grande entre o ânodo e a grade da tela .

Esquemas russos

Os tubos russos são designados de acordo com dois esquemas diferentes. Por exemplo, de acordo com o primeiro esquema 2Ж27Л e de acordo com o segundo esquema ГУ 50-В.

1. Esquema

Número-letra-número-letra (-letra)

Neste esquema, o primeiro número denota a tensão de aquecimento, a primeira letra o tipo e a aplicação do tubo, o segundo número é uma característica distintiva. A segunda letra contém recursos estruturais, por exemplo, a base associada. A terceira letra opcional indica que o tubo tem propriedades aprimoradas em comparação com o padrão.

De acordo com as tabelas a seguir, o 2Ж27Л requer uma tensão de aquecimento de 2-2,4 V e é um pentodo HF com uma tomada local. Um 6С33С-В requer 6,3 V para aquecimento e é um triodo em uma caixa de vidro com um diâmetro de mais de 22,5 mm em um design mecanicamente mais estável e com maior confiabilidade.

número Tensão de aquecimento
06 625 mV
01 800 mV; 1 V; 1,2 V; 1,4 V; 1,5 V
02 02 V; 2,2 V; 2,4 V
03 03,15 V
0 04 V; 4,2 V; 4,4 V
05 05 V
0 06 V; 6,3 V
0 07 V
09 09 V
10 10 V
12º 12 V; 12,6 V
13 13 V
Dia 17 17 v
18º 18 V
20o 20 V
Dia 25 25,2 V
30º 30 V
cirílico
Transcrição latina comum para tubos
Tipo de sistema / aplicativo
А uma Tubo de mistura multi-grade
Б b Diodo + pentodo
В C Pentodo ou tetrodo de emissão secundária; Heptode
Г G Diodo + triodo
Д d diodo
Е e Olho mágico
Ж j Pentodo HF
И eu Triodo + hexodo / heptodo / octodo
К k Regra pentodo
Л eu Tubo de raios catódicos
Н n Triodo duplo
П p Tetrodo / pentodo de potência NF
Р r Tetrodo / pentodo duplo
С s Triodo
Ф f Triodo + pentodo
Х H Diodo duplo
Ц z Diodo retificador
Э ee Tetrode HF
cirílico
Transcrição latina comum para tubos
Base ou estrutura
(sem) Caixa metálica
А uma Subminiatura 5-8 mm ⌀
Б b Subminiatura 8-10,2 mm ⌀
Г G Subminiatura mais de 10,2 mm ⌀
Д d Triodo de disco
Ж j Tubo de glande
К k Cerâmica
Л eu Soquete Loktal
Н n Nuvistor
П p Tubo de vidro com 19-22,5 mm ⌀
Р r Subminiatura 5 mm ⌀
С s Tubo de vidro com mais de 22,5 mm ⌀
cirílico
Transcrição latina comum para tubos
Propriedade melhorada
até 1976
Р r Melhor qualidade
ЕР ele Melhor qualidade, longa vida útil
ВР vr Melhor qualidade, maior confiabilidade
ДР dr Melhor qualidade, vida muito longa
depois de 1976
В v Design mecanicamente mais estável, maior confiabilidade
Д d Vida muito longa
Е e Longa vida útil; mais de 5.000 h
К k Microfonia baixa
Н n À prova de impulso
ЕВ possivelmente Longa vida útil, maior confiabilidade

Segundo esquema

No segundo esquema, por exemplo, no ГУ 50-В, as duas letras denotam o tipo de tubo, o número é uma característica distintiva e a última letra denota as propriedades especiais, como no primeiro esquema (após 1976).

De acordo com a tabela a seguir, o ГУ 50-В é um tubo transmissor para 25-600 MHz em um design mecanicamente mais estável e com maior confiabilidade.

cirílico
Transcrição latina comum para tubos
Tipo de tubo
ГК gk Tubo transmissor até 25 MHz
ГУ gu Tubo transmissor 25-600 MHz
ГС gs Tubo de transmissão para a faixa de cm
В v Retificador de potência
СГ assim chamado Tubo estabilizador de tensão
СТ assim chamado Tubo estabilizador de corrente
Т t Thyratron
ГГ gg Retificador de gás
ГР gr Retificador de vapor de mercúrio
Ф, ФЭУ f, feu Fotocélulas, fotomultiplicador

pressa

Como qualquer outro componente eletrônico, um tubo de elétrons produz um ruído específico em termos de espectro e potência. Isso se deve à função geral de um tubo de elétrons.

Efeito cintilante

A emissão de elétrons na superfície do cátodo depende de processos químicos dentro da camada de emissão aquecida. A emissão não é idêntica em toda a área efetiva do cátodo e também muda com o tempo. O efeito cintilante é o que mais contribui para o ruído geral. É particularmente importante para amplificadores de áudio, uma vez que a potência do ruído, que é causada pelo efeito cintilante, aumenta acentuadamente abaixo de cerca de 10 kHz.

Efeito de tiro

A corrente de elétrons que atinge o ânodo - por exemplo, quando controlada com uma tensão contínua - nunca é completamente constante, mas depende do número estatístico de elétrons que alcançam o ânodo no ponto correspondente no tempo.

Ruído de distribuição

No caso de um tubo multi-grade, os elétrons emitidos pelo cátodo fluem para a grade da tela e para o ânodo. Dependendo do tempo, um número diferente de elétrons atinge a grade da tela e o ânodo. Isso leva a um nível de ruído mais alto, típico de tubos com múltiplas grades.

O ruído de distribuição de energia pode ser reduzido reduzindo a corrente da grade da tela. Medidas construtivas, como tela enrolada de forma semelhante e grades de controle, tornam possível ocultar os enrolamentos da grade da tela do ponto de vista do cátodo atrás da grade de controle. Os enrolamentos ficam na sombra do elétron da grade de controle e, portanto, só podem absorver muito menos elétrons: A corrente da grade da tela é muito mais baixa do que com designs de grade de tela convencionais.

Por causa de seu ruído mais baixo, os triodos foram usados ​​quase exclusivamente em ondas curtas e estágios de entrada VHF. A exceção aqui são os primeiros receptores VHF construídos no início dos anos 1950. Os aparelhos, que funcionam de acordo com o princípio do reflexo, também costumavam ser oferecidos como os chamados kits de retrofit VHF para rádios que só podiam receber LW, MW e KW.

Ruído de influenza

Em particular em frequências acima de 100 MHz, existem processos de indução causados ​​pelo fluxo de elétrons entre o cátodo e o ânodo como resultado dos efeitos do tempo de execução na grade de controle.

resfriamento

A diferença de potencial entre ânodo e cátodo acelera os elétrons emitidos pelo cátodo: a energia elétrica é convertida em energia cinética dos elétrons. Se esse fluxo de elétrons atingir o ânodo, a energia cinética é convertida principalmente em energia térmica, mas em menor grau também em radiação de luz (ver ânodo acima ) e, em tensões de operação mais altas, em raios-X . O calor resultante deve ser dissipado para que o tubo não seja destruído termicamente. Dependendo do tipo de construção, não é possível dissipar qualquer quantidade de energia por vez, isso é chamado de perda de potência máxima do ânodo .

Comparação de desempenho

A tabela a seguir mostra a estrutura do ânodo e a capacidade de carga específica máxima usando o exemplo de tubos de transmissão para diferentes tipos de resfriamento.

Tipo de resfriamento Tipo ânodo
capacidade de carga max.specific
radiação Grafite, molibdênio 0010 W / cm²
Ar comprimido Ânodo externo feito de cobre com aletas de resfriamento 0050 W / cm²
Resfriamento de água ou óleo Ânodo externo feito de cobre, cercado por refrigerante 0100 W / cm²
Resfriamento evaporativo Ânodo externo feito de Cu, a água é evaporada 0500 W / cm²

Resfriamento radiante

Com pequenas potências, os tubos são sempre resfriados por radiação . O sistema é alojado a vácuo, bem isolado, sem contato com o exterior, e o calor só pode ser emitido por meio de radiação. Para irradiar a perda de potência da forma mais eficaz possível, ânodos e grades são fornecidos com aletas de resfriamento ou aletas de resfriamento, especialmente no caso de tubos de potência. O material escuro adequado com uma grande superfície (por exemplo, grafite ou ferro P2) ajuda a aumentar a emissividade . No entanto, a potência que pode ser irradiada é muito limitada.

A grade de controle na vizinhança imediata do cátodo quente deve permanecer particularmente fria para que não emita nenhum elétron. As barras de retenção são, portanto, feitas de material termicamente altamente condutor (geralmente cobre com revestimento de níquel) e também possuem sinalizadores de resfriamento na extremidade. Além disso, os fios da grade de molibdênio podem ser banhados a ouro, pois o ouro, em conjunto com o bário evaporado do cátodo, aumenta a função de trabalho.

O resfriamento por radiação também é encontrado em tubos de raios X com ânodo giratório, onde a rotação garante a distribuição do calor, em que o feixe de elétrons incidente sempre aquece uma pequena parte do ânodo, que é movido por um motor elétrico. Essa subárea pode então esfriar novamente fora do ponto do feixe até que uma revolução seja concluída.

Outros métodos de resfriamento

Exposição de rádio alemã sobre Kaiserdamm em Berlim: "Tubos Telefunken para as novas grandes estações de rádio alemãs". Extrema esquerda: maior tubo de 150 KW refrigerado a água construído até o momento, 1931

Os tubos de transmissão com saída alta são resfriados com água ou outro meio de resfriamento , enquanto os tubos de transmissão com saída média são resfriados a ar (maior resfriamento a ar com ventiladores). Com isso, você pode transportar centenas de vezes mais energia do que com o resfriamento por radiação.

Nesses tubos, o ânodo é feito de cobre sólido e se projeta da caixa ou um meio de resfriamento flui por dentro. Em comparação com o resfriamento por radiação, isso permite densidades de potência significativamente maiores no ânodo. Os eletrodos restantes, como a grade da tela, também podem ser resfriados por condução se forem em forma de disco .

O resfriamento evaporativo é sempre usado para desempenho máximo .

vida útil

Apesar de sua alta tolerância para breves excessos dos valores limite elétricos, os tubos de elétrons têm uma vida útil mais curta do que os componentes semicondutores. Em engenharia de energia em particular, os tubos são elementos consumíveis, enquanto os pré-tubos originais podem ser encontrados em receptores da década de 1950. Os tubos têm tolerâncias relacionadas à fabricação na faixa de porcentagem de dois dígitos, em alguns circuitos um tubo com parâmetros muito diferentes funciona melhor, em outros menos. No campo dos amplificadores de áudio de ponta, os tubos são freqüentemente substituídos muito antes do que é necessário para a tecnologia de medição.

A construção do soquete do tubo / soquete do tubo, que é complexa no início e é problemática especialmente em frequências muito altas, é, não menos importante, a evidência da necessidade de substituição simples.

Além de alguns outros fatores, a vida útil de um tubo de elétrons quando operado dentro dos limites é determinada pelos seguintes fatores:

Formação Interlayer

Os processos eletroquímicos no cátodo de óxido são o fator decisivo que limita a vida útil. Especialmente quando o tubo é aquecido, mas nenhuma corrente do ânodo flui por longos períodos de tempo, uma chamada camada intermediária se forma entre o suporte do cátodo e a camada de óxido, o que reduz drasticamente a emissividade do cátodo.

Esta camada intermediária tem caráter semicondutor e ocorre preferencialmente em tubos com alta densidade de declive (mA / V cm 2 ). Investigações ópticas mostraram esta camada como uma camada semelhante a vidro formada diretamente na manga do cátodo, cujo diagrama de circuito equivalente representa uma conexão paralela de capacitor e resistor: É dependente da frequência. Ao medir a inclinação em diferentes frequências (por exemplo, 10 kHz vs. 10 MHz), uma declaração qualitativa pode ser feita sobre qualquer formação de camada intermediária. No caso de um cátodo sem intercamada, os valores de inclinação são os mesmos. Os valores medidos estão na faixa de cerca de 80 Ω ou na faixa de cerca de 1,5 nF.

Esta camada intermediária pode ser regenerada em uma extensão limitada por superaquecimento direcionado e cuidadoso com uma alta corrente de cátodo simultânea. Consulte a seção Regeneração .

Remoção de material catódico

EBC91 com camada de cátodo parcialmente destacada na parte do diodo

O material emissivo do cátodo pode descascar lentamente com o tempo. Por um lado, isso pode ser causado por momentos de sobrecarga muito fortes, que podem ocorrer, por exemplo, quando o tubo é aquecido com a tensão anódica já aplicada. Por outro lado, há evaporação constante no tubo. No entanto, este processo é muito lento em condições normais de operação e só se torna perceptível após dezenas de milhares de horas de operação. Como resultado, as emissões da grade podem ocorrer antes mesmo que o cátodo se torne entorpecido.

Emissão de malha

Uma consequência da evaporação do material do cátodo e do depósito na grade de controle pode ser a emissão da grade . A grade de controle emite elétrons, o que a torna mais positiva, aumenta a corrente anódica e desloca o ponto de operação a tal ponto que ocorrem distorções e / ou sobrecarga térmica. Como resultado, a grade de controle esquenta ainda mais e emite ainda mais elétrons. Os circuitos nos quais a polarização da grade é fornecida por meio de um resistor particularmente grande (1 megohm ou mais) são particularmente suscetíveis. Uma corrente de emissão da rede de apenas alguns microamperes é então suficiente para causar uma falha.

vácuo

O vácuo de um tubo pode se deteriorar por dois motivos: liberação de gases de materiais dentro do tubo, que depende da qualidade (pureza) dos materiais, e entrada de gases através do bulbo.

Dependendo da temperatura de operação de um tubo de elétrons, a temperatura do bulbo de vidro ou das soldas de cerâmica-metal entre ligado e desligado muda em cerca de 100 K; com tubos de potência, a diferença de temperatura pode até chegar a 150 K. Às vezes, um grande número de operações de ligar e desligar é acompanhado pela formação de rachaduras finas no pistão. A maioria dos gases (oxigênio, nitrogênio, dióxido de carbono e assim por diante) pode ser inicialmente adsorvida pelo getter do tubo. No caso de tubos de vidro, o getter permite que o vácuo seja verificado visualmente: enquanto o revestimento prateado no interior do bulbo ainda estiver claramente visível, o vácuo pode ser considerado suficiente. Se, por outro lado, ele desapareceu ou se tornou transparente como o leite, há ar no bulbo de vidro. Se houver pressão de gás suficiente, o filamento oxida: ele queima. O tubo agora está permanentemente destruído.

A deterioração do vácuo resulta inicialmente em mudanças nas propriedades elétricas. Desta forma, as descargas luminescentes podem surgir em um espaço que não é mais completamente livre de gás , o que aumenta extremamente rapidamente para descargas de arco , especialmente no caso de tubos de saída, por causa das resistências externas de alta ôhmica que não são necessárias em termos de circuitos . Isso pode afetar outros componentes (transformador de rede, tubo retificador, transformador de saída). No entanto, se o circuito garante que o flashover interno acenda apenas brevemente e não cause nenhum dano conseqüente, o vácuo em um tubo pode ser melhorado novamente pelo vapor de metal e sua capacidade de adsorção de gás. Este fenômeno é observado ou usado principalmente com tubos transmissores.

Tubos de longa vida

Tubos especiais são usados ​​sempre que um grande número de tubos trabalham juntos em um sistema eletrônico (dispositivos de computação eletrônicos, sistemas de transmissão de telefone e assim por diante), apenas tubos com tolerâncias muito estreitas podem ser usados, ou onde requisitos especiais são colocados em confiabilidade. Diferentes tipos de tubos especiais foram desenvolvidos dependendo do uso pretendido. Os tubos para sistemas de computação eletrônicos têm um cátodo especial que tem pouca tendência a formar camadas intermediárias. Além de outros requisitos, os tubos para uso militar geralmente são projetados para altas acelerações. A vida útil desses tubos especiais é geralmente de 10.000 horas.

Os tubos especiais são marcados de forma diferente pelos fabricantes. A designação do sistema é freqüentemente trocada com os dígitos, então um ECC88 na variante especial torna-se um E88CC. Valvo também estabeleceu várias séries aqui, diferenciadas por cor (série vermelha, série azul e assim por diante) que por sua vez têm propriedades especiais (estrutura de sistema mais sólida, cátodo sem camada intermediária e assim por diante).

Hoje, os tubos especiais estão entre os tubos de elétrons mais procurados e, portanto, comparativamente caros.

Regeneração

Uma causa comum de falha dos tubos de elétrons são os cátodos surdos, ou seja, sua emissão de elétrons diminui. Esses cátodos podem ser regenerados até certo ponto. Para este propósito, o cátodo é deliberadamente superaquecido por certos períodos de tempo, enquanto uma corrente limitada do ânodo flui ao mesmo tempo. O objetivo é reativar o cátodo para que o tubo volte a funcionar por um tempo.

No caso de tubos de exibição que são fracos devido ao envelhecimento, como olhos mágicos , a regeneração geralmente não é possível, uma vez que as razões não se encontram em uma emissão fraca do cátodo, mas aparecem quase exclusivamente no fato de que o substância fluorescente torna-se insensível. Existem maneiras de alcançar novamente uma luminosidade mais alta aumentando massivamente a voltagem do ânodo.

Para tubos de imagem, dispositivos de regeneração de tubo de imagem estavam disponíveis anteriormente, o que simplificou o processo de regeneração.
Além disso, os cátodos de tubo de imagem para surdos foram permanentemente superaquecidos para permanecerem funcionais por um certo tempo.

Os cátodos quentes de tubos de imagem e outros tubos de raios catódicos de hoje têm uma vida útil que geralmente excede a do dispositivo.

Contatos soltos

As conexões elétricas dentro do tubo de elétrons podem perder o contato seguro devido a efeitos mecânicos, como vibrações. Outra razão para o mau funcionamento pode ser problemas mecânicos com os contatos do tubo no soquete. Para verificar se existe esse contato frouxo , é útil atuar mecanicamente no tubo com um martelo picador especial durante a operação .

Medidores de tubo

Para verificar a condição de um tubo de elétrons, dispositivos de medição de tubos foram desenvolvidos no auge dos tubos . Eles podem ser usados ​​para determinar parâmetros essenciais, como consumo de corrente, inclinação ou correntes de rede.

literatura

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Patentes

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  • Patente GB190424850 : Melhorias em instrumentos para detectar e medir correntes elétricas alternadas. Registrado em 16 de novembro de 1904 , inventor: John Ambrose Fleming.

Links da web

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Evidência individual

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