Dioda Tabung Vakum:Apa Itu dan Cara Kerjanya
Dioda Tabung Vakum Amplop Logam
Belakangan ini, kita telah melihat banyak kemajuan teknologi di bidang perangkat listrik. Saat ini, kita dapat menemukan sekumpulan transistor yang membuat gerbang logika dan memungkinkan komputasi.
Tapi, komputer sudah ada sebelum penemuan transistor dan arus searah. Meskipun bentuk komputer paling awal ini sangat besar, ia menempati seluruh ruangan dan beratnya ribuan pound di abad ke-20.
Dioda tabung vakum adalah apa yang memainkan peran transistor di komputer raksasa ini. Meskipun transistor menjalankan dunia perangkat elektronik modern, dioda vakum masih memiliki kegunaannya.
Jadi, dalam artikel ini, kami akan menunjukkan segala sesuatu tentang dioda tabung vakum, cara kerjanya, jenis dan aplikasinya untuk PCB Anda, dan karakteristiknya.
Mari kita mulai!
Tabung Vakum
Apa itu Dioda Tabung Vakum?
Sebelum era transistor Sir John, Ambrose Fleming menciptakan apa yang kita kenal sebagai tabung vakum—pada tahun 1904. Sir Lee De Forest (dari abad ke-17) adalah nama lain yang harus diperhitungkan, terutama mengenai radio dan filamen yang terkait dengan dioda tabung vakum.
Tabung vakum adalah alat yang menghalangi aliran elektron tunggal dari arus listrik dalam satu arah (anoda ke katoda) sekaligus memungkinkan aliran arus listrik ke arah lain (katoda ke anoda).
Sekarang, dioda vakum adalah bentuk paling sederhana dari tabung vakum yang menghasilkan dan mengontrol elektron bebas. Selain itu, dioda vakum memiliki dua elektroda yang kita kenal sebagai katoda dan anoda. Anoda berfungsi sebagai pengumpul elektron, sedangkan katoda berfungsi sebagai pemancar elektron. Ini juga berfungsi sebagai filamen 1,4 volt dengan katup satu arah yang mendukung filamen yang dipanaskan dan ramping.
Plus, katoda dapat menjadi elektroda positif atau elektroda negatif selama pelepasan medan elektrostatiknya. Dengan kata lain, ia memiliki sifat emisi medan yang hebat.
Anoda adalah silinder logam berongga yang terbuat dari nikel atau besi. Namun, dalam situasi daya tinggi, Anda akan menemukan anoda dengan molibdenum, grafit, atau tantalum karena peristiwa daya tinggi dapat merusak anoda nikel atau besi. Juga, Anoda lebih besar dari katoda untuk menghilangkan panas tanpa peningkatan suhu yang tinggi. Jadi, Anda tidak dapat menganggap anoda sebagai anoda dengan arus lemah.
Di sisi lain, Katoda terdiri dari filamen tungsten sederhana atau tungsten thoriated. Juga, katoda dengan garis medan dapat berupa tabung nikel berlapis barium oksida atau strontium oksida. Selain itu, katoda berlapis oksida menunjukkan efisiensi emisi yang lebih baik.
Cara Kerja Dioda Tabung Vakum
Saat melihat cara kerja dioda vakum, penting untuk mengetahui keefektifan cara elektron lepas dari permukaan.
Jumlah aliran elektron yang dapat dipancarkan bahan yang dipanaskan per satuan luas berhubungan dengan konstanta 'b' dan suhu absolut. Konstanta 'b' menunjukkan apa yang dilakukan elektron primer untuk keluar dari permukaan.
Jadi, dari sini, kita dapat menurunkan persamaan untuk arus yang meninggalkan permukaan luar sebagai:
I =AT²ε (–b/T)
Persamaan untuk arus yang meninggalkan permukaan luar
Di mana:
I – arus diukur dalam ampere
A – konstanta untuk jenis bahan yang memancarkan
T – suhu dalam derajat mutlak
b – kerja yang dibutuhkan elektron untuk meninggalkan permukaan luar
Penemuan Walter H. Schottky dan Thomas Edison juga mendukung persamaan di atas.
Dioda Tabung vakum tinggi
Untuk sebagian besar, dioda tabung termionik vakum bekerja seperti tabung modern. Namun dengan ukuran yang lebih besar. Juga, ia memiliki wadah vakum dengan anoda dan katoda yang terhubung melalui tegangan asam. 
Tegangan Anoda dan Katoda
Anoda (terminal positif) berhubungan dengan tegangan positif. Jadi, ia bekerja berdasarkan prinsip emisi termionik. Selain itu, filamen memanaskan katoda (terminal negatif) dan memungkinkan emisi elektron. Elektron yang dipancarkan ini kemudian ditarik ke anoda. Namun, jika tegangan positif yang diterima anoda tidak cukup, maka tidak akan menarik elektron dari katoda.
Filamen Listrik
Untuk alasan ini, awan elektron yang tidak terlihat akan menumpuk di ruang antara anoda dan katoda, menciptakan muatan ruang. Muatan ruang menolak elektron lain yang meninggalkan katoda. Oleh karena itu, menghentikan emisi elektron dan aliran arus melalui sirkuit.
Namun, jika tegangan catu daya yang diberikan antara anoda dan katoda cukup tinggi, maka efek space charge akan dinetralisir secara perlahan. Dengan cara ini, aliran elektron ke anoda akan bebas. Oleh karena itu, elektron dapat bergerak melintasi ruang hampa di dalam selubung kaca dari selubung vakum. Untuk alasan ini, tidak ada yang menghalangi emisi elektron, sehingga memungkinkan aliran arus bebas dari anoda ke katoda.
Plus, ketika tegangan yang diberikan meningkat pada anoda, arus juga meningkat. Akhirnya, muatan ruang hilang sepenuhnya, dan anoda mencapai emisi maksimum dari katoda.
Catatan:
satu-satunya cara untuk meningkatkan emisi elektron katoda adalah dengan meningkatkan suhu katoda. Ini juga meningkatkan energi elektron yang memungkinkan lebih banyak elektron meninggalkan katoda.
Meskipun semua area dioda vakum memiliki muatan ruang, ini cukup penting di wilayah katoda. Mengapa? Karena menentukan elemen penting—termasuk emisi maksimum.
Sebaliknya, jika anoda berhadapan dengan tegangan negatif, tidak akan ada aliran elektron—karena tidak akan panas. Selain itu, elektron yang meninggalkan tabung sinar katoda yang dipanaskan tidak akan pindah ke anoda. Proses ini mengakumulasi muatan ruang yang kuat antara anoda dan tabung sinar katoda. Karena tolakan yang kuat dari muatan ruang, semua elektron bergerak kembali ke katoda. Oleh karena itu, tidak ada arus yang mengalir melalui rangkaian.
Karakteristik Dioda Vakum
Berikut adalah beberapa karakteristik dioda tabung vakum.
Dioda sebagai Penyearah
Saat menerapkan arus bolak-balik ke anoda Anda, polaritasnya akan tetap positif selama setengah siklus positif. Dengan demikian, elektron dapat mengalir ke anoda. Selain itu, selama setengah siklus negatif, pelat tetap negatif, yang mengakhiri arus anoda.
Jadi, hal itu menunjukkan dioda tabung vakum akan memungkinkan arus anoda mengalir dalam satu arah saja dan menghasilkan arus keluaran yang disearahkan. Dan ini bekerja lebih baik dengan dioda termionik atau dioda semikonduktor dengan tegangan pemanas atau tegangan balik.
Penyearah Dioda
Dua Jenis Katoda
Dioda tabung vakum dapat menggunakan dua jenis katoda:
Katoda yang Dipanaskan Langsung
Di sini, katoda juga berfungsi sebagai filamen. Jadi, Anda bisa menyebutnya katoda tipe filamen.
Katoda Pemanasan Tidak Langsung
Di sini, katoda memiliki selongsong logam tipis yang dilapisi dengan oksida. Selongsong berfungsi sebagai katoda, dan ada kabel tungsten yang diisolasi secara elektrik yang terpisah dari selongsong.
Biaya Ruang
Muatan ruang merupakan karakteristik penting dari dioda tabung vakum. Muatan positif muncul di katoda ketika memancarkan elektron. Hal ini memungkinkan katoda untuk menarik elektron dan menciptakan muatan ruang dalam amplop tabung vakum.
Bahan Katoda
Berikut adalah dua bahan katoda yang umum:
Tungsten
Tungsten terdiri dari logam murni, dan memiliki fungsi kerja 4,54 eV. Anda dapat mengoperasikan material ini dengan aman pada 2500®K dan menggunakannya dalam tabung berdaya tinggi, tabung vakum termionik, atau tabung gelombang berjalan.
Batang Tungsten
Tungsten Berduri
Bahan ini bekerja di katoda yang dipanaskan secara langsung. Ini mendukung elektron pada suhu rendah (sekitar 700®C hingga 750®C. Anda dapat mengoperasikan material ini dengan efisiensi tinggi dan daya pemanasan kecil.
Jenis Dioda Tabung Vakum
Jenis tabung dioda vakum memiliki enam klasifikasi yang meliputi:
- Dioda vakum untuk rentang frekuensi (pemancar radio, microwave, audio)
Microwave
- Dioda vakum untuk peringkat daya (daya audio, sinyal kecil) dengan medan seragam
- Dioda vakum tipe katoda/filamen
- Fungsi khusus dioda vakum (detektor cahaya)
- Aplikasi dioda vakum (tabung pemancar atau tabung penerima)
- Dioda vakum untuk parameter khusus (amplifikasi audio derau rendah)
Aplikasi
Aplikasi untuk dioda tabung vakum meliputi:
- Jam Atom
- Tabung sinar-X
- Perangkat Radio
- Baterai Bias Jaringan
- Sistem Audio
- Tabung pengatur tegangan
- Elektroda Kontrol
- Penguat Triode
- Penguat Elektronik
- Aplikasi Konsumen
- Pengalihan Sirkuit Kecepatan Tinggi
- Tabung Klystron
- Sistem Penggerak Ion
- Peralatan elektronik
- Peralatan bertenaga baterai
- Peralatan Audio Profesional
- Komunikasi Radio
- Kolektor Surya
- Sistem Gelombang Mikro
- Sistem Militer dengan Pasokan (Tegangan Tinggi)
- Komponen Ponsel, Bluetooth, dan Microwave Wi-Fi
- Satelit Telepon Seluler
- Akselerator Partikel
- Tabung Pengganda Foto
- Lampu Strobo
- Sistem Elektronik Vakum Semikonduktor
- Perangkat Elektron Vakum
- Tampilan Panel Vakum
Kata Akhir
Meskipun dunia sekarang ditenagai oleh transistor, dioda vakum masih memiliki kegunaannya. Mungkin penggunaan modern yang paling menonjol dari dioda vakum adalah dalam komunitas musik. Kebanyakan audiophile lebih menyukai kualitas suara amplifier elektronik tabung vakum daripada ampli semikonduktor.
Tabung vakum amplop tunggal
Aplikasi penting lainnya adalah pemancar RF berdaya tinggi. Dioda tabung vakum menghasilkan lebih banyak daya daripada rekan-rekan semikonduktor. Jadi, Anda akan menemukan tabung vakum di pemindai MRI, akselerator partikel, dan bahkan oven microwave. Itu menyimpulkan artikel ini. Jika Anda memiliki pertanyaan, jangan ragu untuk menghubungi kami. Kami akan dengan senang hati membantu.
