мини|десно|200п|Електронска цевка, двојна триода ECC-83 мини|десно|200п|Електронска цевка во работен режим

Електронска цевка, електронска ламба/лампа или вакуумска цевка — електронска компонента чија работа се заснова на движење на електроните низ вакуум под дејство на електростатичко поле меѓу електроди.Војна енциклопедија, Београд, 1972., књига друга, pp. 666.

Постојат и електронски цевки кои се полнети со гас под притисок, или користат електромагнетно поле за управување со текот на електроните. Меѓутоа, работата скоро на сите електронски цевки се заснова на принципот на термоелектронски ефект (излегување на електрони од загреан метал) и нивно понатамошно движење под дејство на електрично поле.

Освен термоелектронска емисија, можна е и фотоемисија (фотоелектричен ефект кај фотоцевките), емисија на поле – (течна живина катода) и секундарна емисија, кај која електроните со висока енергија избиваат секундарни електрони од металот. Појавата на електронски цевки го овозможила развојот на електрониката, бидејќи по првпат станало можно да се засилуваат слаби сигнали. Тоа потоа довело до развој на радиото и меѓународните телефонски врски, радарот, првите сметачи, телевизорот и други електронски уреди.Electronic Devices, 6th edition, Thomas L. Floyd, Prentice Hall}-. ISBN 978-0-13-028484-6., страна -{xiv

Во денешно време, електронските цевки скоро сосема се потисната од широка употреба со воведување на транзисторот. Сепак , останале посебни подрачја каде замената била потешка: екрани за телевизори и монитор (катодна цевка), предајни цевки, магнетрони за микробранови печки и радари.

Историја Во XIX век почнале експерименти со цевки од кои е отстранет воздухот, како што биле Гајслеровите и Круксовите цевки. Научниците кои вршеле експерименти биле и Никола Тесла, Ојген Голдштајн, Јохан Вилхелм Хиторф, Томас Едисон и многу други. Овие експерименти довеле до жарулката и неонската цевка, и подоцна до вакуумски цевки и цевки полнети со гас. Првите извештаи за „термојонска емисија“ (всушност термоелектронска емисија), доаѓаат од Фредерик Гутри во 1873 година и Томас Едисон во 1884 година (Едисонов ефект). Меѓутоа Едисон не го сфатил принципот на работа нити ја предвидел можната примена, па патентот останал неискористен.

мини|десно|200п|Рана електронска цевка, диода со директно греена катода и аноден извод на врвот на стаклениот балон.

Англискиот физичар Џон Амброз Флеминг, вршејќи експерименти и подобрувања на цевки увезени од САД, во 1904 година ја пронашол осцилирачката цевка или кенотрон (вакуумска диода). Во 1906 година, Роберт фон Либен ја пронашол цевката со трета диода и електромагнет, која ги засилува сигналите. Идната година Американецот Ли де Форест ставил свиткана жица меѓу катодата и анодата во кенотронот и постигнал груба контрола на струјата во вакуумска цевка, и на тој начин го добил првиот аудион (вакуумска триода). Аудионот е прва практична направа за засилување на слабите електрични сигнали. Вакуумот во цевката бил непотполн, па доаѓало до јонизација при судир на електроните со молекулите на преостанатиот гас. Заради тоа работата на аудионот често била непредвидлива.

Понатамошен чекор во развојот направил Ирвинг Лангмјур од Џенерал електрик во 1915 година. Неговите цевки (плиотрон) се првите прави вакуумски триоди со висок вакуум и стабилна работа. Произведувани се во текот на Првата светска војна за сојузничките армии. Претставник на таа технолошка генерација е француската цевка R, која била во употреба од 1916 година. Притисокот од преостанатиот воздух во тие и идните цевки се движи од 10 nPA до 10 μPa. После Првата светска војна, дошло до многу понатамошни подобрувања. Воведени се цевки катоди покриени со бариум, индиректно загревани, со оксидна катода, тетроди, пентоди, хексоди, хептоди, катодни цевки итн. Втората светска војна ги донела микробрановите цевки (магнетрони, клистрони, цевки со патувачки бранови итн.), минијатурни цевки за сметачи и др. Со откривањето на транзисторот во Беловите лаборатории во 1948 година, епохата на електронските цевки полека почнала да завршува.Electronic Devices, 6th edition, Thomas L. Floyd, Prentice Hall}-. ISBN 978-0-13-028484-6., страна -{xv И денес се користат за специјални намени (катодна цевка, магнетрон), но скоро од сите други подрачја на употреба се потиснати од транзисторот и интегрираните кола.

Начин на работа и опис Вакуумска диода

мини|десно|300п|Шематски приказ на вакуумска диода со директно загрева катода. Електроните излегуваат од загреаната катода и под дејство на електричното поле, низ вакуумот во стаклениот балон одат на анодата.

Во поголем дел од цевките се наоѓа вакуум за да се овозможи текот на електроните меѓу електродите. За да се уфрлат електроните во вакуумот, една електрода (катодата) се загрева на висока температура, со проток на струја низ истата (или со одделен грејач). Под дејство на топлината, електроните излегуваат од катодата во слободниот простор (термоелектронска емисија) и формираат електронски облак (англ. space charge) околу катодата. Ако во просторот се наоѓа уште една електрода (анода), која е позитивно наелектризирана, негативно наелектризираните електрони ќе почнат за забрзуваат кон анодата под влијание на електричното поле додека не удрат во неа.Tubes 201 - How Vacuum Tubes Really Work

На тој начин, постигнат е струен тек во вакуум и тоа е принципот на работа на вакуумската електронска цевка наречена диода. На прв поглед, ова изгледа бесмислено, бидејќи истиот тек на електрони може да се постигне и со обична жица. Меѓутоа, работата е во следново: електроните можат да одат само една насока, од катодата кон анодата, но не и обратно, затоа што анодата е ладна и нема емисија на електрони од неа.

Значи имаме еден вид на вентил за електрони кој пропушта струја само во една насока, што се користи во електрониката за разни намени. Честа намена е претворање на наизменичната струја (со променлива насока) во еднонасочна (само една насока на текот). Заради ова вентилско делување, симболот на диодата и потсетува на вентил.

Триода

мини|десно|300п|Шематски приказ на вакуумска триода, со директно загревана катода. Електроните излегуваат од загреаната катода и под дејство на електричното поле, низ контролната решетка одат на анодата. Малите промени на решетката предизвикуваат големи промени во бројот на електрони кои стигнуваат до анодата (анодна струја). Ова овозможува засилување на сигналите доведени на контролната решетка. Во стаклениот балон е вакуум.

Триодата во основната конструкција е многу слична на вакуумската диода, со додаток на уште една електрода во просторот меѓу катодата и анодата. Таа електрода се нарекува решетка (прва решетка, контролна решетка, мрежа, капија) и се означува со G (од англиските зборови gate, control gate, grid).

Улогата на решетката е да го контролира протокот на електрони меѓу катодата и анодата, слично на вентил на цевка низ која протекува вода. За да биде што поефикасна во таа улога, решетката е значително поблиска до катода отколку до анодата. Со тоа се постигнува да веќе мали промени на напонот на решетката предизвикуваат големи промени во бројот на електрони кои стигнуваат до анодата (анодна струја).Tubes 201 How Vacuum Tubes Really Work

На пример, понекогаш е можно потполно да се елиминира анодната струја веќе при напон на решетката од – 10 V, иако анодниот напон е +100 V (ова значително зависи од видот на триодата).

Овде значи постигнуваме промена на анодната струја со промена на напонот на решетката. Овој ефект може понатаму да се употреби за засилување на слаби сигнали, што е предуслов за работа на повеќето електронски уреди. Друга употреба на триодата е за прекинување на сигналот во прекинувачката, импулсната и дигиталната електроника.

Тетрода

Триодата имала задоволителни одлики за некои намени, но постоеле и недостатоци: релативно мал фактор на засилување и слаба работа на високи честоти (заради релативно големиот капацитет анода-решетка). За да се отстранат овие слабости, произведени се тетроди кај кои е додадена и втора решетка (заштитна решетка, англ. screen grid, ознака G2) во просторот меѓу анодата и првата решетка.

Бидејќи втората решетка била под позитивен напон (но обично заземјена за наизменичен сигнал преку кондензатор), капацитетот анода-прва решетка паднал скоро на нула и овозможено е засилување на сигналот на многу повисоки честоти отколку кај триодата, без влез во самоосцилации. Друга предност на тетродате е многу поголем фактор на засилување заради значително намаленото влијание на анодниот напон на првата решетка.

За жал, со воведувањето на втората решетка воведен и еден проблем. Електроните кои со голема брзина удирале во анодата исфрлале од неа секундарни електрони кои често завршувале на втората решетка. Ова ја зголемувало струјата на втората решетка, го смалувало факторот на засилување на тетродата и доведувало до изобличување на сигналот. Во екстремни случаи, ова можело да доведе до топење на втората решетка заради преголемата температура.

За засилување на моќност често е користена варијација на тетродата наречена млазна тетрода (англ. beam tetrode).

Пентода

За да се отстранат проблемите со тетродите, воведени се пентоди. Овие цевки имале уште една решетка (трета решетка, англ. suppressor grid, ознака G3).

Третата решетка се наоѓа меѓу втората решетка и анодата. Оваа решетка најчесто е споена со катодата во самата стаклена цевка (балон), така што имала ист потенцијал како и катодата.

Со тоа се постигнува следново: брзите електрони кои удираат во анодата предизвикуваат секундарни електрони (како и кај тетродата), но тие не можат да паднат на втората решетка заради негативниот потенцијал на третата решетка која ги одбива назад до анодата. Електроните кои патуваат од катодата имаат доволна кинетичка енергија да го совладаат негативниот потенцијал на третата решетка, но секундарните електрони од анодата немаат и се враќаат на анодата.

Пентодата конечно била електронска цевка која потполно задоволувала, со висок фактор на засилување и можност за работа на високи честоти. До крајот на епохата на електронските цевки користена е за разни намени во електрониката. Пример на оваа цевка се EF-86 и EL-84.

Посебна верзија на пентода за високофреквенциско засилување е експоненцијалната пентода (на пример AF-3), кај која и големи промени на преднапонот на првата решетка не предизвикуваат големо изобличување на сигналот.

Хексода

Со оглед дека на експоненцијалните пентоди им бил потребен голем регулационен напон, за потребите на регулација на високофреквенциско засилување и мешање во локалниот осцилатор во меѓуфреквенцискиот степен на радиоприемникот воведена е хексодата.

Оваа електронска цевка има две контролни решетки, G1 и G3. На G1 се доведува наизменичен напон кој врши прво управување на анодната струја. Другата контролна решетка G3 исто така врши управување на анодната струја.

Заедно ти го модулираат протокот на електрони низ цевката и така е постигнато едноставно мултипликативно мешање на сигналите. Ова мешање го смалува бројот на хармоници во излезниот сигнал во однос на диодното или транзисторското мешање, бидејќи се генерираат само честоти суми и разлики, а не нивните хармоници.

Пример на ваква цевка е АН-1.

Хептода

Хептодата е цевка со уште една дополнителна решетка во однос на хексодата (вкупно пет решетки), која најмногу е користена за мешање на високофреквенциски сигнали во меѓуфреквенцискиот степен на радиоприемникот.

Пример за ваква цевка е ЕСН-81 (комбинација од триода и хептода).

Октода

Октодата настанала како обид во една цевка да се интегрира и посебен триоден осцилатор, па така се добива цевка со шест решетки. Може да се разгледува и како спој на триода и хексода, каде триодата ја врши улогата на осцилатор, а хексодата има улога на мешалка на меѓуфреквенцискиот сигнал со високофреквенцискиот сигнал од антената или високофреквенцискиот засилувач.

Пример на ваква цевка е октодата АК-2.

Симболи