Vakuové tranzistory jsou elektronická zařízení, která používají vakuové lampy k zesílení a ovládání elektrických signálů. Byly vyvinuty v polovině 20.století a nahradily tehdejší tranzistory, které fungovaly na bázi polovodičových materiálů.
Myšlenka využití vakua v tranzistorech je založena na tom, že plyny a nečistoty v atmosféře mohou ovlivnit průchod elektronů, což může snížit jejich výkon. V čistším prostředí je vakuum lepší pro přenos elektřiny a zesílení signálu.
Hlavní složkou vakuových tranzistorů je vakuová lampa složená z anody, katody a řídicí sítě. Katoda se skládá z materiálu, který může emitovat elektrony pod vlivem tepla, jako je wolfram. Anoda přitahuje elektrony a vytváří elektrický proud. Řídicí mřížka řídí tok elektronů a určuje zisk signálu.
Vakuové tranzistory mají některé výhody ve srovnání s tranzistory na polovodičích, jako je vyšší spolehlivost a schopnost pracovat při vysokých teplotách a tlacích. Mají také vyšší výkon a široký rozsah pracovního napětí. Vakuové tranzistory však vyžadují složitější konstrukci a více energie pro provoz.
Vakuové tranzistory, i když ve většině aplikací ustoupily tranzistorům na polovodičích, jsou stále široce používány v některých odvětvích, jako je vysokofrekvenční Elektronika a průmysl bolidových raket.
Vakuové tranzistory: podstata a princip fungování
Vakuové tranzistory jsou elektronická zařízení, která používají vakuové lampy k zesílení nebo přepínání elektrických signálů. Byly jedním z prvních tranzistorů vytvořených v polovině 20.století. Vakuové tranzistory byly široce používány v elektronických zařízeních před příchodem polovodičových tranzistorů.
Princip fungování vakuových tranzistorů je založen na řízení toku elektronů mezi různými elektrodami uvnitř vakuové lampy. Mezi nejběžnější typy vakuových tranzistorů patří tři elektrody: katoda (záporné nabíjení), mřížka (kontrolní nabíjení) a anoda (kladné nabíjení).
Když je na elektrody přiváděno elektrické napětí, katoda emituje elektrony, které se pohybují vakuovým prostorem směrem k anodě. Síť slouží ke kontrole tohoto toku elektronů. Podáním kladného nebo záporného napětí do sítě lze změnit elektrický tok elektronů.
V důsledku toho mohou vakuové tranzistory plnit funkce zesílení nebo přepínání signálů. Pokud je mřížka v režimu zisku, pak může slabý vstupní signál ovládat silnější výstupní signál. V režimu přepínání, změna napětí na mřížce umožňuje otevřít nebo zavřít tok elektronů mezi katodou a anodou, což vede k zapnutí nebo vypnutí proudu.
| Elektroda | Funkce |
|---|---|
| Katoda | Emituje elektrony |
| Mřížka | Monitoruje elektronický tok |
| Anoda | Sbírá elektrony a vytváří výstupní signál |
Hlavní výhodou vakuových tranzistorů je jejich vysoký výkon a schopnost pracovat při vysokých teplotách. Mají však i nevýhody, jako je velká velikost, vysoké náklady a spotřeba velkého množství energie.
S příchodem polovodičových tranzistorů začaly být vakuové tranzistory postupně vytlačovány z použití ve většině elektronických zařízení. Stále však nacházejí uplatnění v některých specializovaných oblastech, jako je radiofikace, alarmy a lékařská zařízení.
Historie a principy životaschopnosti
Vývoj vakuových tranzistorů začal ve 40.letech 20. století příchodem prvních elektronických zařízení pracujících s vakuovými žárovkami. Ale historie těchto tranzistorů začala ještě dříve, na počátku 20.století, v době výzkumu elektronického výboje.
Vakuové tranzistory jsou založeny na myšlence řízení toku elektronů mezi dvěma elektrodami - emitorem a kolektorem - pomocí třetí elektrody zvané báze. Tato řídicí elektroda umožňuje měnit elektrický proud procházející tranzistorem a vytvářet tak elektronické signály.
Jedním z hlavních rysů vakuových tranzistorů je nedostatek pevného materiálu mezi elektrodami, což určuje princip jejich práce. Vakuové tranzistory obsahují elektrody umístěné uvnitř skleněného nebo kovového pláště, které vytvářejí vakuový prostor. Toto vakuum umožňuje elektronům volně se pohybovat mezi elektrodami bez překážek a interakcí s vnějším prostředím.
Princip fungování vakuových tranzistorů je založen na sekundárním emisním efektu, ke kterému dochází při srážce elektronů s povrchem elektrod. Při takové kolizi se elektrony mohou vymanit z elektrody a přesunout se na jinou elektrodu a vytvořit elektrický proud. Řízení tohoto procesu probíhá pomocí řídicí elektrody-základny.
Vakuové tranzistory poskytují mnoho výhod ve srovnání s jinými typy tranzistorů, jako jsou polovodiče. Mají vysokou spolehlivost a stabilitu provozu, jsou schopny pracovat v širokém rozsahu teplot a odolávat vysokým výkonům. Jejich hlavní nevýhodou je však velká velikost a složitost výroby, díky čemuž nejsou tak populární ve srovnání s polovodičovými tranzistory.
Vakuové tranzistory se však nadále používají v řadě specializovaných aplikací, jako jsou vysokofrekvenční zesilovače, radarové systémy a zdravotnická zařízení.