لامپ خلأ

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
(تغییرمسیر از لامپ خلاء)
پرش به ناوبری پرش به جستجو
ساختار یک لامپ خلاء دوقطبی یا Diode - از راست به چپ:۱-حباب شیشه ای. ۲-استوانه آنُد که به قطب مثبت منبع متصل می‌شود. ۳-فیلامان برای گرم کردن کاتد که گاهی با کاتد یکی می‌شود و در برخی مواقع جدای از آن است.
یک لامپ خلاء قدیمی ساخت شرکت اِن‌ای‌سی
خازن لامپ خلاء ثابت
برشی از یک لامپ تریود یا سه قطبی به ترتیب از بالا به پایین نوشته‌های روی شکل: ۱-حباب شیشه‌ای لامپ. '۲-استوانه آنُد که به قطب مثبت منبع متصل می‌شود. '۳-شبکه فرمان که به صورت یک سیم پیچ بین استوانه کاتد و استوانه آند قرارگرفته و میزان الکترون‌ها و به پیروی از آن جریان آند را کنترل می‌کند.۴-استوانه کاتد که فیلامان را دربرگرفته و گرمای آن را دریافت می‌کند. کاتد باید به قطب منفی منبع وصل شود. ۵-فیلامان برای گرم کردن کاتد که در اینجا جدای از کاتد است.
نماد یک لامپ خلاء تریود در نقشه‌های الکترونیکی شرح نماد از بالا به پایین ۱-آند. ۲-شبکه فرمان. ۳-کاتد. بخش کمانی شکل که در زیر کاتد ترسیم شده، فیلامان یا گرم‌کننده کاتد است.

لامپ خلأ[۱] (به انگلیسی: vacuum tube) در آمریکای شمالی تیوب الکترون، یا لامپ گرمایونی یا لامپ، افزاره‌ای است که حرکت الکترون‌ها را در محیط نزدیک به خلأ تشدید می‌کند یا تغییر می‌دهد یا نشانک الکترونیک در حرکت الکترون‌ها پدیدمی‌آورد.

به زبان ساده لامپ خلأ، افزاره‌ای است که جریان الکتریکی را می‌واپاید (تقویت یا کاهش می‌دهد). ایرادهای لامپ‌های خلأ، حجم بزرگ آنها، عدم اطمینان و گرمای شدیدی است که هیتر یا فیلامنت داخل آن ایجاد می‌کند. بازهم ساده‌تر می‌توان گفت که لامپ خلأ وسیله‌ای است حاوی تعدادی الکترود که درون یک محفظه خالی از هوا قرار داده شده‌اند. وظیفه لامپ خلأ کنترل جریان میان الکترودهای مزبور است. عملکرد لامپ خلأ متکی بر اثر انتشار ترمویونی الکترون‌ها از یک فیلامان داغ یا یک کاتد گرم شده‌است. آزاد نمودن الکترون‌های یک جسم یا یک ماده با افزایش دمای آن جسم. این موضوع به ویژه در مورد اجسام فلزی صدق نموده و با توجّه به آنکه درون فلزات به صورت ذاتی الکترون‌های آزاد وجود دارد، می‌توان با حرارت دادن به فلز، الکترون‌های مزبور را وادار نمود تا از سطح فلز جدا شوند. در واقع گرما باعث افزایش انرژی جنبشی الکترون‌های مزبور شده و در نهایت، این انرژی می‌تواند الکترون‌ها از درون فلز به بیرون آن پرتاب نماید. نباید فراموش کرد میزان انرژی لازم برای این کار در فلزات مختلف با هم تفاوت داشته و کمترین انرژی مربوط به فلزات گروه قلیایی خاکی و به ویژه، باریم و استرنسیم می‌باشد. اثر ترمویونی در سال ۱۸۷۳میلادی توسط یک فیزیکدان بریتانیایی به نام فردریک گوتری Frederick Guthrie گزارش شد.

لامپ‌های خلأ در پیدایش فناوری الکترونیک که باعث تجاری شدن رادیو، تلویزیون، رادار، دستگاه‌های تقویت صوت، شبکه‌های بزرگ تلفنی، گونه‌های نوین رایانه‌های رقمی و پردازنده‌های صنعتی شد، نقش مهمّی داشتند. در بسیاری از کاربردها، عنصرهای حالت جامد، مانند ترانزیستورها و دیگر عنصرهای نیمه‌رسانا، جایگزین لامپ‌های خلأ شده‌اند.

لامپ‌های خلأ در حالت‌های گوناگون مانند دیود Diode یا دوقطبی، تِریود Triode یاسه قطبی، تترود Tetrodeیا چهار قطبی، پنتود Pentode یا پنج قطبی، هگزود Hexode یا شش قطبی، هپتود Heptode یا هفت قطبی و ترکیبی از لامپ‌های مزبور ساخته شده‌اند. نباید لامپ‌های مورد استفاده در رادار و امواج مایکروویو (ریزموج) مانند مگنترون و کلایسترون را از نظر دور داشت. زیرا این لامپ‌ها نیز در همین گروه لامپ‌های خلأ قرار می‌گیرند. لامپ‌های اشعه کاتدیک که در ضفحات نمایش رایانه و تلویزیون به کار برده می‌شدند نیز در زمره لامپ‌های خلأ می‌باشند. در قدرت‌های بالا و فرکانس‌های رادیویی هنوز هم لامپ‌های خلأ به کار می‌روند. هنوز هم طرفداران دستگاه‌های صوتی که با لامپ‌های خلأ کار می‌کنند در جهان کم نیستند و به همین دلیل کارخانجاتی در چین به ساخت لامپ‌های خلأ و تقویت‌کننده‌هایی که با آن کار می‌کنند، مشغول هستند.

تِریود Triode یا لامپ سه قطبی[ویرایش]

تِریود در واقع نوعی لامپ خلأ می‌باشد که یک اتّصال الکتریکی به صورت یک شبکهٔ فلزّی به شکل پیچکی از جنس آلیاژ نیکل و کرم، میان کاتد و آند آن قرار گرفته که علائم الکتریکی (مانند علائم رادیویی که از آنتن دریافت می‌شوند یا حتّی علائم الکتریکی یک میکروفون) به آن وارد می‌شود. اگر ولتاژ اعمال شده به اتّصال شبکه، نسبت به اتصال کاتد منفی تر شود، از جریان آند می‌کاهد و هر قدر ولتاژ علائمی که به اتصال شبکه اعمال می‌شود نسبت به کاتد کمتر منفی شود، جریان الکتریکی آند را می‌افزاید و بدین‌صورت، جریان الکتریکیْ واپایش یا تقویت یا حتّی قطع و وصل می‌شود. تریود در سال ۱۹۰۶ میلادی توسط لو دو فورست Lee De Forest اختراع شد و نخستین قطعه‌ای است که به عنوان تقویت‌کننده در مدارهای گیرنده‌های رادیویی و تلویزیونی و همچنین فرستنده‌های رادیویی، کاربرد بسیار وسیعی داشته و با گذشت زمان و اختراع ترانزیستور، توسط آن جایگزین گردیده‌است. تریود و ترانزیستور معادل یکدیگر بوده و هر دو در مدارهای الکترونیکی صرفنظر از مکانیسم عمل، وظایف مشابهی را انجام می‌دهند. به‌طوری‌که در سال‌های نخستین اختراع ترانزیستور آن را تریود نیمه هادی هم می‌نامیدند.

استفاده در رایانه‌های نخستین[ویرایش]

لامپ خلأ در رایانه‌های نخستین به عنوان وسیله کلیدزنی میان مدارات درون رایانه استفاده می‌شد؛ به این معنا که پودمان یا بخشی را روشن و خاموش می‌کرد. در واقع لامپ‌های خلأ در آن زمان برای ایجاد گیت‌های منطقی یا Logical Gates به کار برده می‌شدند. به همین دلیل هم رایانه‌های اولیه ممکن بود که از تعداد بیشماری (بیش از هزار عدد) لامپ خلأ، استفاده کنند. همین موضوع دلیلی بر مصرف انرژی برق زیاد در رایانه‌های نخستین است.

منابع[ویرایش]

  1. واژهٔ مصوب فرهنگستان در حوزهٔ فیزیک هم‌ارزِ «vacuum tube» (انگلیسی)؛ منبع: گروه واژه‌گزینی، «فارسی»، در (۱۳۷۶-۱۳۸۵)، فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان، تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی، شابک ‎۹۷۸-۹۶۴-۷۵۳۱-۷۷-۱ (ذیل سرواژهٔ لامپ خلأ) 

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «Vacuum tube». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی، بازبینی‌شده در ۱۸ مه ۲۰۰۸.