JAK PRACUJE ELEKTRONKA.

Mezi mladšími radioamatéry a vůbec bastlíři panuje rozšířená domněnka, že elektronky patří někam mezi dinosaury, ano, je to sice stará věc, ale v mnoha případech může dnes používané polovodiče překonat. On totiž hlavní důvod odporu k nim spočívá v neznalosti jejich funkce. V tomto stručném povídání se pokusím ukázat, co to vlastně je. Základ všech elektronek (stejně jako polovodičů) je:

DIODA

Nejjednodušší elektronkou je dioda, skládá se ze dvou elektrod umístěných v baňce ze které je vyčerpán vzduch. Jednou elektrodou je anoda, což bývá nejčastěji plechový váleček, uvnitř v jeho středu se nachází druhá elektroda, zvaná katoda. V zásadě můžeme elektronky rozdělit do dvou skupin, přímo a nepřímo žhavené. V případě přímožhavených (také zvaných „bateriové“) je to drátek, na kterém je nanesena vrstva snadno emitující elektrony při zahřátí, v katalogu elektronek jsou vývody označené písmenem f, z německého faser – vlákno. Nepřímožhavené elektronky (také zvané „síťové“) mají žhavicí vlákno v kovové trubičce, na které je nanesena tato bělavá vrstva snadno emitující elektrony při zahřátí, tím katoda získá určitou tepelnou setrvačnost, takže pak nevadí žhavení střídavým proudem.

PRINCIP ČINNOSTI DIODY.

V každém kovu elektrony, kroužící kolem atomových jader při dostatečné energii přeskakují na vyšší oběžné dráhy. Také teplo je druhem energie a v ohřátém materiálu předává energii elektronům, které se pak vzdalují od jádra stále více, až se kolem katody vytvoří mračno elektronů. Pokud nyní připojíme mezi katodu a anodu napětí (mínus na katodu a plus na anodu) kladná anoda si záporné elektrony přitáhne a začne protékat elektrický proud, jehož velikost závisí na velikosti přiloženého napětí. Když nyní změníme polaritu napětí (plus na katodu a mínus na anodu) elektrony zůstanou kolem katody a elektronkou (zde tedy diodou) proud nebude protékat. Na tomto principu pak pracují usměrňovače střídavého proudu, dioda propouští pouze jednu půlvlnu a protéká jí tedy pulsující stejnosměrný proud.

TRIODA.

Nyní půjdeme ještě dále. Tak třeba vložíme mezi katodu a anodu váleček z tenkých drátků (síťku), a tím obdržíme tříelektrodovou elektronku, zvanou trioda. Pokud tato síťka není polarizovaná (není na ní připojeno žádné napětí), chová se elektronka naprosto stejně jako dříve popsaná dioda a elektronkou teče stejný proud jako diodou. Pro názornost budeme předpokládat, že to je 2 mA. Pokud nyní zapojíme mezi mřížku a katodu regulovatelný zdroj napětí, záporným pólem na mřížku a kladným na katodu, můžeme jím řídit velikost proudu, který triodou protéká. Zvýšením záporného napětí na mřížce anodový proud klesá až po dosažení určitého napětí se proud zcela uzavře. Toto napětí se nazývá závěrné. Pro různé typy triod je toto napětí různé, od jednotek voltů až po několik desítek voltů.

PRINCIP ČINNOSTI TRIODY.

Proč se vlastně po připojení záporného napětí na mřížku anodový proud zmenšuje až do jeho úplného přerušení? Vysvětlení je v tom, že proud elektronů je přitahován (kladnou) anodou a tedy elektronkou protéká proud. Když nyní připojíme na mřížku záporné napětí, proud poklesne, protože její záporný náboj začne (záporné) elektrony odpuzovat, což v principu působí jako zmenšování mezer v mřížce, a čím je toto napětí větší, odpuzuje více elektronů, až do úplného zániku proudu, tedy uzavření triody. Pro polarizaci mřížky potřebujeme mnohem menší napětí, než je na anodě, protože mřížka je blíže ke katodě a její potenciál tedy ovlivňuje tok elektronů více než anoda.

Zkusíme si představit, že záporným napětím na mřížce nastavíme anodový proud tak, aby elektronkou protékal dejme tomu 1 mA a přes kondenzátor na mřížku přivedeme střídavé napětí (například signál z generátoru nebo z mikrofonu). Tím pádem se napětí na mřížce bude měnit v rytmu střídavého napětí signálu, chvilku bude více záporné a chvilku méně záporné, a tak bude anodový proud kolísat ve stejném rytmu. Na odporu v anodovém obvodu (zapojeném místo ampérmetru z předešlého příkladu) se bude vytvářet proměnný úbytek napětí, což vlastně je onen signál z generátoru, ale zvětšený, tedy zesílený.

V dřívějších dobách se pro získání záporného předpětí mřížky používala samostatná baterie, ale vzhledem k tomu, že to je dosti neefektivní, přešlo se k metodě kladného napětí na katodě. Předpokládejme, že kladné napětí katody bude 10V. Pak mřížka, propojená odporem s vyšší hodnotou k zápornému pólu anodového zdroje (slangově „zem“), bude mít potenciál nikoli nulový, ale oproti katodě mínus 10V! Toho můžeme docílit tím, že do vývodu katoda – zem vložíme odpor s hodnotou 10 kiloohmů, anodový proud 1 mA, který jím samozřejmě také protéká,  vytvoří na tomto odporu úbytek napětí 10V (podle Ohmova zákona). Tomuto zapojení se říká automatické předpětí, proč? Protože když se z nějakého důvodu anodový proud zvětší, zvětší se i úbytek napětí na katodovém odporu a tak automaticky upraví i mřížkové předpětí do výchozího stavu. V tom případě by se ale zmenšilo zesílení požadovaného signálu, například zvuku, proto je katodový odpor ještě přemostěn kondenzátorem s větší kapacitou. Jeho hodnota má být volena tak, aby nedošlo ke snížení zisku pro nízké kmitočty.

Další povídání o elektronkách bude následovat.

Námět http://katalogi.pl/