phương pháp nghiên cứu khoa học đề tài '''' đèn điện từ ''''

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ -  - MÔN: Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Đề tài: Giáo viên hướng dẫn: Thầy Lê Văn Hồng Nhóm thực hiện: Kim Thị Sơ Phiếp Diên Nữ Thanh Thụy Tô Ngọc Hưng Tp Hồ Chí Minh Tháng 5-2009 Phương pháp nghiên cứu khoa học Mục lục Mục lục Lý chọn đề tài: I Mục tiêu: II Giới thiệu chung: III Phân loại: IV Catốt đèn điện tử Catốt lạnh: Catốt quang điện: Catốt nhiệt : a b V Catốt nung trực tiếp: Catốt nung gián tiếp: Sự phát xạ điện tử : 10 Phát xạ điện tử: 10 Phát xạ quang điện tử 11 Phát xạ điện tử thứ cấp 11 VI Nguyên lý hoạt động chung: 11 VII Cấu tạo: 12 Đèn điện tử hai cực: 12 Đèn điện tử cực: 14 Đèn bốn cực: 17 Đèn năm cực: 18 VIII Đặc tuyến đèn điện tử: 19 Đặc tuyến anốt đèn hai cực 19 Đặc tuyến anốt đèn cực 21 IX Ứng dụng: 21 Trang Phương pháp nghiên cứu khoa học Đèn hai cực: 21 Đèn ba cực: 22 a b X Khuếch đại : 22 Tạo sóng: 23 Đèn điện tử cực: 23 Ưu, nhược điểm đèn điện tử so vơi linh kiện bán dẫn khác: 24 Ưu điểm: 24 Nhược điểm: 24 XI Tuổi thọ đèn yếu tố ảnh hưởng: 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 Trang Phương pháp nghiên cứu khoa học Lý chọn đề tài: Ngày nay, đời sống vật chất người ngày nâng cao nhu cầu đời sống tinh thần không ngừng phát triển Con người cần giải trí sau làm việc mệt mỏi Lĩnh vực giải trí đa dạng phong phú, đặc biệt âm nhạc lĩnh vực phát triển Một hát hay phụ thuộc nhiều yếu tố như: chất giọng ca sĩ, cách hịa âm phối khí, dàn nhạc…Âm ca nhạc quan trọng ampli coi xương sống chất lượng âm Cùng với phát triển linh kiện bán dẫn gọn, nhẹ, giá rẽ loại ampli dùng linh kiện bán dẫn trở nên thông dụng, dễ mua, hợp túi tiền đa số người Tuy nhiên, chất lượng âm loại ampli khơng thể thỏa mãn giới sành nhạc, yêu nhạc ampli đèn điện tử ưu tiên số lựa chọn họ Hiện nay, xu hướng quay với loại ampli đèn nhu cầu thú vui nhiều người Họ tự thiết kế, lắp ráp cho sản phẩm mình, tổ chức thi thiết kế lắp ráp ampli đèn với qui mô lớn Linh kiện quan tâm đặc biệt loại ampli đèn điện tử, đóng vai trị định khơng chất lượng âm sản phẩm Nhưng giá loại đèn đắt khó tìm hãng sản xuất loại đèn khơng cịn nhiều qui mơ sản xuất lẻ tẻ Nhóm chúng tơi chọn đề tài “Đèn điện tử” đặc biệt cơng dụng lịch sử phát triển loại linh kiện Trang Phương pháp nghiên cứu khoa học I Mục tiêu: Trình bày sơ lược lịch sử phát triển đèn điện tử Hiểu cấu tạo đèn điện tử Nắm nguyên lý hoạt động nó, tìm hiểu sâu nguyên lý hoạt động đèn điện tử cực Biết cách phân loại loại đèn điện tử khác dựa vào đặc tính Ứng dụng số loại đèn điện tử Tìm hiểu tuổi thọ loại đèn Ưu nhược điểm đèn điện tử so với linh kiện bán dẫn II Giới thiệu chung: Trước đây,đèn điện tử chân khơng (vacuum tube, cịn gọi tắt tube hay valve) thường gọi đèn điện tử bóng điện tử linh kiện điện tử Ngày nay, nhờ ứng dụng tính chất chất bán dẫn, phần lớn đèn thay linh kiện điện tử khác nhỏ rẻ nhiều Đầu kỉ 21, có quan tâm trở lại đèn điện tử chân không, vào thời điểm có hình thành vi ống phát trường Bản chất đèn điện tử có kích thước lớn, hoạt động toả nhiều nhiệt Hiện hầu hết thiết bị điện tử khơng cịn dùng đèn mà dùng linh kiện bán dẫn để thay (transistor, IC ) Tuy nhiên lĩnh vực chế tạo ampli cho giới sành nhạc, người ta chuộng ampli đèn, lý ampli đèn có khả tạo âm trung thực tính chất (trình bày phần sau)  Sơ lược lịch sử phát triển đèn điện tử vai trị việc chế tạo Ampli: Trang Phương pháp nghiên cứu khoa học Năm 1904, bóng đèn cực chân không (diode) đời, bắt đầu thời kỳ điện tử học Hai năm sau, bóng đèn cực (triode) xuất hiện, khởi nguồn cho thời hoàng kim ampli đèn thiết bị sử dụng đèn điện tử khác Bóng đèn cực nhà khoa học Anh John Ambrose Fleming phát minh 103 năm trước Năm 1906, Lee de Forest sáng chế đèn cực, bóng chân khơng cho phép nhận khuyếch đại tín hiệu điện tử Nhưng phải chờ đến năm 20 kỷ trước, ampli đèn bán thị trường Chúng có thiết kế đơn giản song đảm nhiệm chức khuếch đại tín hiệu thành cơng Tất sơ đồ thiết kế sử dụng loại đèn sản xuất thời đèn cực đốt trực tiếp (direct heating triode) Khi ấy, người chơi phải dùng ampli đèn cách cẩn thận đèn cịn giá cao Các ampli cổ đa phần sử dụng biến áp nối tầng (interstage transfomer) để hiệu suất hoạt động đèn đạt mức cao Thời tầng cơng suất khơng phải lúc địi hỏi phải có biến áp số loa cổ có trở kháng cao (hơn 2.000 ohm, ngày nay, đa số từ 4-8 ohm) loa đời cổ nối trực tiếp với anode đèn qua tụ đầu to khổng lồ Những bóng đèn đời đầu có độ khuếch đại công suất hạn chế Tuy nhiên, phát triển công nghệ chế tạo đèn nhanh chóng biến ampli trio trở thành thiết bị thân thiện ngày mạnh hơn, dễ sử dụng Tính chất phức tạp mạch điện bắt đầu tăng dần Đến cuối năm 50, đầu 60, ampli dùng transitor gọn nhẹ xuất đèn vừa to, vừa nóng, lại hoạt động hiệu dần bị lãng quên thị trường đại chúng Nhưng có nhiều nhà sản xuất khẳng định khả đèn cịn có số mạnh transistor chưa thể cạnh tranh Nhiều hãng sản xuất đồ hi-end lớn nhỏ tiếp tục sản xuất ampli đèn nhiều năm sau transitor đời Vào thập kỷ 70, Jean Hiraga, người tiên phong phong trào hi-fi nước Pháp, người Trang Phương pháp nghiên cứu khoa học tuyên bố hoàn toàn tin tưởng chất lượng âm ampli đèn cao hẳn ampli bán dẫn Trong số hãng kỳ cựu tồn từ năm 1970, 1980 có tên tuổi Audio Research, EAR, Jadis, Conrad Johnson, Audio Note VTL Hiện hãng hoạt động với vô số nhà sản xuất ampli đèn khác với nhiều hướng thiết kế đa dạng III Phân loại: Đèn điện tử có nhiều loại, nhiều cơng dụng khác nên có nhiều cách phân loại Về mặt cơng dụng chia làm đèn khuyếch đại, đèn nắn điện, đèn tách sóng, đền đổi tần, đèn phát, đèn tạo sóng, đèn thị Về mặt chế độ cơng tác chia làm đèn làm việc theo chế độ liên tục, đèn làm việc theo chế độ xung Về mặt tần số chia làm đèn âm tần, đèn cao tần, đèn siêu cao tần Về mặt kết cấu nội đèn chia làm đèn cực, đèn cực, cực, năm cực, nhiều cực, đèn ghép, đèn kép, đèn nung trực tiếp, đèn nung gián tiếp đèn ca tốt lạnh Về mặt kết cấu ngoại hình làm làm đèn vỏ thủy tinh, đèn vỏ kim loại, gốm Về mặt làm nguội chia làm đèn làm nguội tự nhiên, làm nguội gió, làm nguội nước chảy đối lưu, làm nguội cách bay Về cách bố trí chân đèn để sử dụng đế đèn chia làm loại chân (octal), chân tăm (noval), Rimlock, chân chìa Người ta cịn chia làm loại đèn chân khơng đèn có khí, có đèn gazotron, thyratron, đèn ổn áp (Stabilitron) Về nguyên lý công tác, đèn điện tử cịn có loại manhêtron, klystron, đèn sóng chạy dùng cho lĩnh vực siêu cao Trang Phương pháp nghiên cứu khoa học Về hiệu ứng sử dụng có loại đèn tia âm cực dùng cho máy sóng, máy thu hình áp dụng tính điện – quang để xem sóng, xem hình có loại đèn quang điện (tế bào quang điện) đèn nhãn quang điện để thể biến đổi ánh sáng thành biến đổi dòng điện dùng cho âm chiếu bóng thiết bị kiểm tra tự động Tóm lại, có nhiều cách phân loại đèn điện tử có nhiều loại đèn điện tử thực nhiều yêu cầu kỹ thuật phức tạp ứng dụng nhiều lĩnh vực khác kỹ thuật IV Catốt đèn điện tử Trong đèn điện tử catốt điện cực phát xạ điện tử thường có loại sau : Catốt lạnh: Trong số đèn, người ta dùng loại chất liệu đặc biệt có cơng loại điện tử thấp nên sức hút anốt có điện áp dương có điện tử phát xạ Những catốt catốt lạnh hay catốt nguội Catốt quang điện: Trong dụng cụ quang điện, catốt phát xạ điện tử khơng phải nung nóng mà ánh sáng chiếu vào, catốt quang điện Catốt nhiệt : Catốt nhiệt catốt phát xạ điện tử nung nóng a Catốt nung trực tiếp: Catốt nung trực tiếp sợi kim loại vônfram vônfram phủ lớp thori kim loại phủ lớp áo oxit bari, calci, stronti Hinh Trang Phương pháp nghiên cứu khoa học Sợi kim loại làm catơt mắc vào giá đỡ có dạng hình đó: Lị xo Tấm đỡ mica Sợi vônfram Lớp áo oxyt Nung nóng sợi kim loại lên cách đấu hai đầu nung vào nguồn điện Tới nhiệt độ cơng tác sợi tương ứng catốt phát xạ nhiệt điện tử Trong : - Catốt vơnfram 23000 - 27000 độ C - Catốt thori 16000 - 18000 độ C - Catốt oxyt 10000 - 11000 độ C - Catốt bary 7000 - 9000 độ C Trong loại catốt trên, loại có hiệu phát xạ thấp vơnfram, loại có hiệu phát xạ cao catơt oxýt Với 1W cơng suất nung nóng, catốt vơnfram cho dòng điện 6mA catốt oxýt cho dịng điện tới 150mA Catốt nung trực tiếp đồng thời làm hai nhiệm vụ: nhiệm vụ gia nhiệt sợi nung nhiệm vụ phát xạ catốt b Catốt nung gián tiếp: Catốt nung gián tiếp có kết cấu khác với catốt nung trực tiếp Catốt nung trực tiếp loại catốt dùng thân sợi kim loại nung nóng để phát xạ điện tử Catốt nung gián tiếp chia thành nhiệm vụ riêng: - Sợi nung chuyên làm nhiệm vụ gia nhiệt tức đấu vào nguồn nung sợi để nung nóng lên Bản thân sợi nung khơng phát xạ điện tử - Catốt lớp áo ngồi chuyên làm nhiệm vụ phát xạ điện tử Catốt không đấu vào nguồn điện nung sợi nung nóng lên nhiệt lượng sợi nung cung cấp Trang Phương pháp nghiên cứu khoa học Kết cấu catốt nung gián tiếp hình Sợi nung dây kim loại vônfram bao lớp cách điện chịu nhiệt đặt ống hình trụ kền Mặt ngồi ống trụ kền phủ lớp áo oxýt Chính lớp áo oxýt nung nóng lên phát xạ điện tử nối để làm catốt Kết cấu catốt nung gián tiếp Lớp bọc cách điện Ống trụ kền Lớp áo oxyt Sợi nung So sánh hai loại catốt nung trực tiếp nung gián tiếp ta thấy: - Catốt nung trực tiếp kết cấu đơn giản hơn, hiệu suất sử dụng lượng cao hơn, thời gian gia nhiệt để phát xạ điện tử ngắn Tuy nhiên catốt nung trực tiếp dùng điện xoay chiều để làm nguồn nung sợi dịng phát xạ khơng đều, biến động theo tần số nguồn nung sợi tạo thành tiếng ù, tạp âm gánh sử dụng Catốt nung gián tiếp có kết cấu phức tạp hơn, hiệu Hinh suất sử dụng lượng thấp hơn, thời gian gia nhiệt lâu (tới 40-50 giây), có qn tính nhiệt lớn Tuy nhiên catốt nung gián tiếp có dòng phát xạ hơn, nung điện xoay chiều có qn tính nhiệt nên bị nhạy cảm với biến động dòng nung sợi xoay chiều Trang Phương pháp nghiên cứu khoa học Mạch điện đèn hai cực trình bày hình Hình 4-a trình bày mạch điện đầy đủ FF sợi nung đấu vào nguồn Ei nguồn nung sợi Dòng Ii dòng nung sợi Mạch gồm nguồn Ei sợi nung FF Hinh mạch nung sợi A anốt đấu vào cực + nguồn Ea nguồn cao áp cung cấp cho anốt Trên hình vẽ dùng đèn nung sợi trực tiếp nên sợi nung đồng thời catốt K Một đầu sợi nung đấu vào cực nguồn cao áp Ea Mạch gồm nguồn Ea anốt A, catốt K mạch anốt Dòng anốt Ia chạy mạch anốt có chiều theo mũi tên hình vẽ Ta cần phân biệt hai mạch điện (mạch nung sợi mạch anốt) hai dòng điện (Ii I a) đèn hai cực Dịng nung sợi Ii có chạy qua nội đèn hai cực dòng điện chạy dây dẫn điện (sợi nung đèn sợi dẫn điện liền mạch) Dòng anốt Ia dòng điện tử phát xạ anốt hút tạo thành Dịng điện chạy qua khoảng khơng anốt A catốt K bên đèn Muốn có dịng Ia phải có đủ điều kiện sau: - Catốt có phát xạ điện tử Muốn phải có nung sợi đủ mức cho đạt nhiệt độ yêu cầu - Có nguồn Ea đấu anốt catốt Do đứt sợi nung, catốt khơng nung nóng để phát xạ điện tử khơng cịn dịng Ia Nếu đứt mạch cung cấp Ea khơng có dịng Ia Nếu sợi nung cấp điện nhỏ mức yêu cầu (gọi nung non áp) khiến catốt phát xạ kèm dịng Ia giảm Trang 13 Phương pháp nghiên cứu khoa học Nếu catốt dùng lâu, giảm khả phát xạ dịng Ia giảm Catốt dùng lâu quá, khả phát xạ (gọi đèn giả) khơng có dịng Ia Điện áp anốt Ea định dòng Ia: Ea lớn, anốt hút mạnh, nhiều điện tử, dòng Ia lớn Ea nhỏ, anốt hút điện tử, dịng Ia nhỏ Các hình vẽ 4-b hình 4-c mạch điện đèn hai cực vẽ đơn giản, mạch sợi nung Hinh5 mạch anốt cần biểu thị tới đầu nối vào nguồn Ei Ea lược khơng vẽ mạch nung sợi hình 4-c coi đương nhiên phải có đấu mạch nung sợi đèn làm việc mạch nung sợi thể phần khác sơ đồ Mạch nung sợi đèn hai cực dùng điện xoay chiều Trên sơ đồ vẽ mũi tên từ hai đầu sợi nung FF tới ký hiệu cuộn dây biến áp cung cấp cho mạch nung sợi, không cần kéo dài nét vẽ tới tận cuộn dây làm rối mắt đọc sơ đồ Đèn điện tử cực: Từ Liđơ forét đưa thêm mắt lưới đặt anốt catốt đèn hai cực đèn ba cực đời có nhiều tác dụng kỹ thuật Lưới vòng dây mảnh đặt giá đỡ nằm anốt catốt Luồng điện tử bay từ catốt sang anốt phải bay qua mắt lưới bị lưới điều khiển khống chế Lưới ký hiệu g đấu vào nguồn điện áp để cung cấp cho lưới gọi nguồn điện lưới Điện áp đo lưới catốt gọi điện áp lưới Ug Hình hình vẽ cắt cho thấy rõ kết cấu bên đèn ba cực, đó: Trang 14 Phương pháp nghiên cứu khoa học Vỏ thủy tinh Anốt Catốt Cục ghéttơ để hút khí, nâng cao độ chân khơng Tấm mica làm giá đỡ Lưới điều khiển Sợi nung Chân đèn Tùy theo điện áp lưới mà dòng điện anốt Ia bị khống chế làm cho xuất khơng xuất hiện, trị số lớn lên nhỏ Một biển đổi nhỏ lưới làm cho dòng Ia bị biến thiên lớn Vậy đèn ba cực có khả khuếch đại mà lưới tác nhân quan trọng định khuếch đại Như đèn ba cực đèn ngồi mạch nung sợi ra, có ba điện cực: - Catốt để phát xạ điện tử - Anốt để hút điện tử - Lưới để khống chế luồng điện tử  Mạch điện đèn ba cực: Mạch điện đèn ba cực hình mạch nung sợi vẽ đơn giản Ta phân biệt: - Mạch anốt mạch đấu nguồn anốt Ea vào anốt catốt đèn Trong mạch anốt có dịng anốt Ig Hinh - Mạch lưới đấu nguồn lưới Ea vào catốt lưới đèn Trong mạch lưới dịng lưới Ig Trang 15 Phương pháp nghiên cứu khoa học  Trong hình 6: Là dịng lưới Ig chạy mạch lưới, biểu thị mũi tên nét đứt Là dòng anốt Ia chạy mạch anốt, biểu thị mũi tên nét liền Là nguồn cung cấp cao áp anốt Ea Với trị số điện áp lưới khác nhau, lưới g khống chế dòng anốt Ia trình bày hình  Ở hình a: Điện áp lưới Ug = 0, dòng Ia = 10mA, dòng lưới Ig = Điện áp anốt 100V  Ở hình b: Điện áp lưới âm, cụ thể Ug = - 3V nguồn điện lưới Eg đấu cực + vào catốt cực – vào lưới Lúc dòng bị giảm Ia = 5mA Dịng lưới Ig =  Ở hình c: Điện áp lưới Hinh dương Cụ thể Ug=+3V nguồn điện lưới Eg đấu cực + vào lưới cực – vào catốt Lúc dòng Ia tăng lên thành 30mA Đồng thời xuất dịng lướI Ig=2mA  Ở hình d: Điện áp dương, trị số lại tăng lên (Ug=+5V) Lúc dòng Ia tăng lên thành 40mA Dòng Ig tăng lên thành mA Như điện áp lưới có tính chất khống chế rõ rệt : - điện áp lươí âm, dịng Ia giảm nhỏ, khơng có dịng Ig - Nếu trị số điện áp lưới dương, dòng Ia tăng lên , dòng Ig xuất Trang 16 Phương pháp nghiên cứu khoa học Nếu trị số điện áp lưới âm dương ta có tượng cắt dịng anốt Ia trình bày hình - Ở hình 8-a điện áp lưới âm (Ug= -50V) Lúc đương nhiên dòng lưới Ig=0, dịng anốt Ia lưới âm quá, đẩy tất điện tử tới anốt để tạo thành dịng anốt Ia ta nói dòng anốt bị cắt Điện áp lưới làm cắt dòng anốt Ia điện áp cắt Hinh - Ở hình 8-b Lưới có điện áp dương lớn( Ug=+50V) Lúc lưới gần catốt có điện áp dương nên hút hết tất điện tử từ catốt phát xạ, khơng cịn điện tử bay tới anốt để tạo thành dịng anốt Ia dịng Ia khơng Với chế độ cơng tác này, dòng lưới Ig lớn Các điện tử đập vào lưới có động gây cơng suất tiêu tán làm nóng lưới lên trường hợp đập vào anốt làm nóng anốt Anốt có kết cấu lớn nên chịu công suất tiêu tán Pa lớn Lưới có kết cấu mảnh nên chịu cơng suất tiêu tán Pg nhỏ Vì Ug dương khiến dòng lưới Ig tăng làm Pg tăng mức nung nóng làm đứt vịng lưới làm vòng lưới dãn ra, ảnh hưởng tới kết cấu đèn làm thơng số đèn bị biến đổi Ngồi cịn có đèn điện tử bốn cực, năm cực mà giới thiệu cấu tạo sơ lược sau đây: Đèn bốn cực: Cấu tạo điện cực bên đèn bốn cực đó: Trang 17 Phương pháp nghiên cứu khoa học anốt Lưới chắn Lưới điều khiển Catốt Sợi nung Để khắc phục hai nhược điểm đèn ba cực hệ số khuếch đại thấp trị số điện dung cực lớn, người ta bố trí thêm lưới thứ hai lưới điều khiển anốt Như đèn bốn cực có lưới: - Lưới thứ gần anốt gọi lưới điều khiển, người ta gọi tắt lưới g1 - Lưới thứ hai gần anốt lưới g1 gọi lưới chắn hay lưới g2 Cấu tạo bên đèn vị trí g1,g2 trình bày hình 30 đó: Lưới thứ g1 có điện áp chiều âm so với catơt Ta gọi điện áp thiên áp lưới g1 Lưới thứ hai g2 có điện áp dương so với catốt gần ca tốt anốt nên điện áp g2 không điện áp anốt Ua, dòng điện tử bị lưới g2 hút mạnh Như dịng 1a lớn lên Độ dốc S đèn có trị số lớn, hệ số khuếch đại µ đèn tăng lên Lưới chắn g2 đặt anốt lưới g1 có tính chất chắn Màn chắn lại nối đất mặt xoay chiều thông qua tụ điện có điện dung tương đối lớn Do điện dung anốt lưới điều khiển g1 bị giảm ảnh hưởng điện dung thông đường Cga bị hạn chế Như đèn bốn cực khắc phục nhược điểm đèn ba cực Đèn năm cực: Để khắc phục nhược điểm đèn bốn cực, người ta đặt thêm lưới g2 anốt lưới thứ ba g3 có điện áp điện áp catốt Như điện tử phát xạ Trang 18 Phương pháp nghiên cứu khoa học thứ cấp từ anốt bắn bị lưới g3 đẩy trở lại anốt không bị lưới g2 hút nữa, lưới thứ ba g3 gọi tên lưới triệt Đèn có lưới đèn năm cực,  Cấu tạo bên đèn cực gồm : Bầu thủy tinh Màn bọc kim phía ngồi Anốt Giá đỡ vịng lưới Màn chắn bọc kim phía Dây nối Chân đèn Tấm mica làm giá đỡ Lưới triệt g3 10 Lưới chắn g2 11 Lưới điều khiển g1 12 Catốt 13 Tấm đỡ cục ghettơ để hút khí dư, tăng chân khơng VIII Đặc tuyến đèn điện tử: Đặc tuyến anốt đèn hai cực Như trình bày phần trên, dòng anốt Ia phụ thuộc vào điện áp anốt phát xạ catốt, tức vào nung nóng catốt Nói phản ánh định tính tượng Muốn phản ánh định lượng biến thiên dòng anốt Ia theo điện áp anốt Ua điện áp nung Hinh Trang 19 Phương pháp nghiên cứu khoa học sợi Ui người ta dùng đặc tuyến anốt đèn hai cực Đặc tuyến anốt đèn hai cực trình bày hình Trên đồ hình 9-a, trục tung trị số dịng điện Ia, tính mA, trục hồnh thị điện áp anốt Ua = anốt khơng hút điện tử, dịng Ia = Tăng điện áp anốt lên dần anốt hút mạnh dần, dòng Ia tăng dần lên Trên đồ thị ta thấy Ua tăng từ 0V tới 30V, dòng Ia tăng dần từ 0mA tới 80mA Nếu tiếp tục tăng điện áp anốt 30V, dòng Ia tăng chút khơng tăng Ta nói đèn bão hòa, lúc catốt phát xạ điện tử anốt hút mà lúc catốt phát xạ nhiều  Như đặc tuyến anốt đèn hai cực gồm phần: Một phần tương đối thẳng phản ánh gia tăng dòng Ia Ua tăng, phần nằm ngang phản ánh tình trạng bão hịa; Ia khơng tăng thêm Ua có tăng Trị số Ie lớn khơng thể tăng thêm gọi dịng bão hịa, dịng phát xạ Ie catốt Đồ hình 9-b phản ánh liên quan dòng Ia điện áp nung sợi Ui Khi Ui = 6V biến thiên dịng Ia theo đường đặc tuyến tương ứng với đường đặc tuyến hình 9-a Khi giảm điện áp nung sợi Ui xuống cịn 5,5 V đoạn đầu, đặc tuyến phản ánh biến thiên Ia tỷ lệ với Ua tượng bão hòa xuất sớm hơn: Ua = 20 V dịng Ia bị bão hịa Đó nung sợi giảm đi, nhiệt độ catốt giảm dòng phát xạ giảm theo Nếu giảm Ui xuống cịn 4,5 V tượng bão hịa lại xuất sớm hơn, với Ua = 12 V dòng Ia bị bão hịa Tóm lại, đặc tuyến anốt đèn hai cực phản ánh biến thiên dòng anốt Ia theo biến thiên điện áp anốt Ua Sự biến thiên khơng đồng đều, có lúc bão hịa tức dù Ua có tăng Ia không tăng Trang 20 Phương pháp nghiên cứu khoa học Đèn hai cực phần tử phi tuyến tức không tuân theo định luật Ôm (theo định luật Ôm, dòng điện tăng theo tỷ lệ thuận với điện áp) Hinh 11 Đặc tuyến anốt đèn cực Đặc tuyến anốt đèn ba cực biểu thị biến thiên dòng anốt Ia theo biến thiên điện áp anốt Trong đồ thị đặc tuyến anốt, tung độ biểu thị dòng điện áp anốt Ua Với trị số Ug khác ta vẽ đường đặc tuyến anốt Tập hợp đặc tuyến anốt lại ta họ đặc tuyến anốt hình 11 IX Ứng dụng: Đèn hai cực: Đèn hai cực có công dụng nắn điện tách sóng  Nắn điện : Là dùng đèn hai cực đấu mạch điện để biến đổi dòng xoay chiều thành Hinh 12 Hinh 13 dòng chiều Mạch dùng đèn hai cực nắn điện hình 12 Trang 21 Phương pháp nghiên cứu khoa học Điện áp xoay chiều đưa tới mạch anốt hình 12-b Dịng điện nắn chảy qua gánh tiêu thụ hình 12-c Trong thực tế, người ta dùng đèn hai cực kép tức đèn hai cực đặt bóng dùng mạch nắn hai nửa chu kỳ hình 13 Hình 13 : Mạch nắn điện chu kỳ dùng đèn hai cực kép Trong đó: - Hình a mạch điện - Hình b dạng điện áp đưa tới anốt - Hình c dịng Ii nửa đèn có anốt A1 - Hình d dịng I2 nửa đèn có anốt A2 - Hình e tổng hợp hai dòng I1 I2 chạy qua gánh Rg  Tách sóng : Là dùng đèn hai cực đấu mạch có dịng cao tần hay trung tân điều biến tách lấy thành phần âm tần để đưa sử dụng cho mạch khuếch đại sau để đưa gánh sử dụng thành phần âm tần (loa ống nghe) Đèn ba cực: Đèn ba cực có cơng dụng khuếch đại tạo dao động a Khuếch đại : Tác dụng khuếch đại đèn cực trình bày phần Nói chung Hinh 14 Hinh 15 Trang 22 Phương pháp nghiên cứu khoa học mạch lưới nhận tín hiệu cần khuếch đại gánh mắc mạch anốt ta nhận thấy tín hiệu khuếch đại Tuỳ theo tần số tín hiệu mà bố trí linh kiện mạch vào gánh mạch Hình 14a mạch khuếch đại cao tần có mạch lưới khung cộng hưởng L1C1 gánh anốt khung cộng hưởng L2C2 Hình 14b mạch khuếch đại âm tần có mạch vào lưới Micro biến áp vào, gánh anốt ống nghe T b Tạo sóng: Mạch điện dùng đèn ba cực để tạo sóng trình bày hình 15 Khi khóa K đóng anốt cấp cao áp Có ghép cuộn L khung cộng hưởng LC mạch anốt với cuộn Lg mạch lưới Sự ghép tạo nên hồi tiếp mạch điện trạng thái tự kích: tự tạo dao đơng có tần số tần số cộng hưởng khung cộng hưởng LC Đèn điện tử cực: Đèn bốn cực sử dụng để khuyếch đại tạo dao động đèn ba cực Khi dùng đèn bốn cực cần lưu ý trình tự cấp điện cho cực, không cấp điện đồng thời phải cấp điện cho mạch anốt trước cấp điện cho mạch lưới g2 Nếu cấp điện cho lưới g2 trước khoảng thời gian Ua = 0, dịng lưới có trị số lớn, vượt qua trị số cho phép làm cho công suất tiêu tán lưới g2 (Pg2) lớn mức làm hỏng đèn Trong mạch điện dùng nguồn khác cung cấp riêng rẽ cho anốt cho lưới g2 phải bố trí mạch bảo vệ đảm bảo cho anốt, đồng thời khai thác bị điện áp Ug2 phải tự động cắt mạch cung cấp cho anốt tắt điện tồn máy Những mạch rơle thực yêu cầu Trang 23 Phương pháp nghiên cứu khoa học X Ưu, nhược điểm đèn điện tử so vơi linh kiện bán dẫn khác: Ưu điểm: Do điện tử có khối lượng nhỏ, chuyển động khơng có qn tính nên khơng chế luồng điện tử tạo nên luồng điện tức thời Điện tử lại có diện tích nhỏ khống chế luồng điện tử mặt số lượng tạo dịng điện nhỏ cho dụng cụ cần độ nhạy cao, biến thiên nhỏ cảm nhận, tập trung để tạo dòng điện lớn cho dụng cụ cần có cơng suất mạnh Đây ưu điểm đèn điện tử chân khơng so với transistor điện tử bán dẫn khiến cho chúng cịn sử dụng ampli cơng suất để khuyếch đại tín hiệu tương tự (Ở transitor khơng "mở" mức độ tín hiệu (tương tự) thấp giá trị định đó, dẫn đến khuếch đại bị thất thoát, làm ảnh hưởng đến âm khuếch đại) Nhược điểm: Hệ số khuyếch đại µ khơng lớn được, thường µ khơng vượt q 100 Đó vịng mắt lưới khơng thể làm xít q Muốn tăng µ phải làm vịng lưới xít lại xít q điện tử khó bay qua để tới anốt Điện dung cực trị có trị số lớn: Điện dung cực Cgk, Cak, Cga cao tần có dung kháng nhỏ nên gây ảnh hưởng vào mạch điện Trong mạch khuếch đại cao tần, tụ Cag tạo đường cho cao tần lưới anốt Như tín hiệu vào qua Cag để sang gánh khung cộng hưởng ; điện áp từ anốt qua Cag để trở mạch lưới, tạo thành hồi tiếp nội XI Tuổi thọ đèn yếu tố ảnh hưởng: Tuổi thọ bóng thể khả phát xạ cathode, hay nói cách khác tuổi thọ cathode Vì tuổi thọ phụ thuộc vào thiết kế, vật liệu làm Trang 24 Phương pháp nghiên cứu khoa học cathode loại bóng tùy vào điều kiện hoạt động bóng (chế độ khai thác, nhiệt độ môi trường) Tuổi thọ đèn thường thường tính theo làm việc, từ quy đổi năm đa số 10.000 điều kiện làm việc bình thường, cá biệt có số loại đèn đặc biệt đến 100.000 Những yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ đèn: - Điện áp anode cao -> đèn bị áp - Dòng điện chảy qua đèn cao, liên tục vượt mức cho phép Đỏ anode nên chóng hỏng bình thường - Điện áp Vg không đúng, đèn hoạt động không chế độ hiệu sử dụng khơng cao - Tụ catot q lớn ảnh hưởng đến tuổi thọ đèn - Trở kháng tải bé so với tiêu chuẩn-> bị q tải có ảnh hưởng đèn công xuất - Không tản nhiệt = Sử dụng khơng hiệu quả, chóng già đèn - Rung động khí = đèn bình thường dễ bị lỗi chập, đứt sợi đốt, chập lưới, đứt cực - "Vị trí" "tư thế" hoạt động khơng = Ít ảnh hưởng đến tuổi thọ đèn Khoảng thời gian nghe hay chu kỳ "Sinh lão bệnh tử" đèn: Trong khoảng thời gian sống đèn mà nhà sản xuất tuyên bố, có lẽ hay khoảng từ sau rođa đến 2/3 thời gian sống đèn Một đèn gọi già khi: Độ phát xạ katốt (điện trở phát xạ tăng lên, đo đồng hồ đo điện trở bình thường cấp điện áp nung tim đèn), lọt khí giai đọan đầu Vd: 300B loại bóng có cathode làm vật liệu oxid coated nên tuổi thọ vào loại trung bình 300B có nhiều loại hầu hết có tuổi thọ từ 4000h -10.000h Loại JJ Tesla, Sovtek loại có tuổi thọ trung bình Một số loại bóng NOS Trang 25 Phương pháp nghiên cứu khoa học Western Electric có độ bền tương đối tốt Cịn số loại 300B thiết kế đặc biệt VV52, Valve Art 5300B, KR300B XLS có cathode ăn dịng lớn hơn, anode chịu áp cao có cơng suất tiêu tán lớn loại 300B bình thường Trong thiết kế mạch, ép cathode phát xạ nhiều tuổi thọ bóng ngắn Đốt tim cho bóng ảnh hưởng tới tuổi thọ bóng Nhiệt độ mơi trường xung quanh cao tuổi thọ bóng giảm (VD: đặt bóng cơng suất sát với bóng nắn bóng cơng suất bị chụp kín khơng có khơng gian để tỏa nhiệt làm bóng mau hư) Trang 26 Phương pháp nghiên cứu khoa học TÀI LIỆU THAM KHẢO David Haliday – Robert Resnick – Jearl Walker, “ Cơ sở vật lí”, tập bốn, Tr.30- 66 Lương Dun Bình, “ Vật Lý Đại Cương”, Tập 2, Tr.243- 253 http://www.vnav.vn/forum/viewtopic.php?f=9&t=18 - 127k – http://sohoa.vnexpress.net/SH/Am-thanh/Ampli/2009/04/3B9AFF48/ http://sohoa.vnexpress.net/SH/Am-thanh/Ampli/2006/03/3B9ADF13/ http://vi.wikipedia.org/wiki/đèn_điện_tử_chân_không http://mysite.du.edu/~etuttle/electron/elect27.htm Trang 27 ... khiển đèn điện tử chân khơng, cực cần có điện trường, điện trường tạo dịng điện chân không: điện tử di chuyển đến a-nốt Trang 11 Phương pháp nghiên cứu khoa học VII Cấu tạo: Đèn điện tử hai cực: Đèn. .. Trang Phương pháp nghiên cứu khoa học I Mục tiêu: Trình bày sơ lược lịch sử phát triển đèn điện tử Hiểu cấu tạo đèn điện tử Nắm nguyên lý hoạt động nó, tìm hiểu sâu ngun lý hoạt động đèn điện. .. tuyến đèn điện tử: 19 Đặc tuyến anốt đèn hai cực 19 Đặc tuyến anốt đèn cực 21 IX Ứng dụng: 21 Trang Phương pháp nghiên cứu khoa học Đèn hai cực: 21 Đèn