Triode

Tabung Audion De Forest kemudian dikenal sebagai tabung triode karena memiliki tiga elemen:filamen, kisi, dan pelat (seperti "di" dalam nama dioda mengacu pada dua elemen:filamen, dan pelat). Perkembangan selanjutnya dalam teknologi tabung dioda mengarah pada penyempurnaan pemancar elektron:alih-alih menggunakan filamen secara langsung sebagai elemen emisi, strip logam lain yang disebut katoda dapat dipanaskan oleh filamen.

Penyempurnaan ini diperlukan untuk menghindari beberapa efek yang tidak diinginkan dari filamen pijar sebagai pemancar elektron. Pertama, filamen mengalami penurunan tegangan sepanjang panjangnya, karena arus mengatasi hambatan bahan filamen dan menghilangkan energi panas. Ini berarti bahwa potensial tegangan antara titik yang berbeda sepanjang kawat filamen dan elemen lain dalam tabung tidak akan konstan. Untuk alasan ini dan alasan serupa, arus bolak-balik yang digunakan sebagai sumber daya untuk memanaskan kawat filamen akan cenderung menimbulkan "suara" AC yang tidak diinginkan di sisa rangkaian tabung. Lebih jauh lagi, luas permukaan filamen tipis paling terbatas, dan luas permukaan terbatas pada elemen pemancar elektron cenderung menempatkan batas yang sesuai pada kapasitas pembawa arus tabung.

Katoda adalah silinder logam tipis yang pas di atas kawat filamen yang dipilin. Silinder katoda akan dipanaskan oleh kawat filamen yang cukup untuk memancarkan elektron secara bebas, tanpa efek samping yang tidak diinginkan dari benar-benar membawa arus pemanas seperti yang harus dilakukan oleh kawat filamen. Simbol tabung untuk trioda dengan katoda yang dipanaskan secara tidak langsung terlihat seperti ini:

Karena filamen diperlukan untuk semua kecuali beberapa jenis tabung vakum, filamen sering dihilangkan dalam simbol untuk kesederhanaan, atau mungkin disertakan dalam gambar tetapi tanpa sambungan daya yang ditarik ke sana:

Rangkaian triode sederhana ditampilkan untuk mengilustrasikan operasi dasarnya sebagai penguat:

Sinyal AC tegangan rendah yang terhubung antara grid dan katoda secara bergantian menekan, kemudian meningkatkan aliran elektron antara katoda dan pelat. Hal ini menyebabkan perubahan tegangan pada keluaran rangkaian (antara pelat dan katoda). Besaran tegangan dan arus AC pada kisi-kisi tabung umumnya cukup kecil dibandingkan dengan variasi tegangan dan arus pada rangkaian pelat. Dengan demikian, triode berfungsi sebagai penguat sinyal AC yang masuk (mengambil tegangan tinggi, daya DC arus tinggi yang disuplai dari sumber DC besar di sebelah kanan dan "memperlambatnya" melalui konduktivitas terkontrol tabung).

Dalam trioda, jumlah arus dari katoda ke pelat (arus "terkontrol" adalah fungsi dari tegangan grid-ke-katoda (sinyal pengontrol) dan tegangan pelat-ke-katoda (gaya gerak listrik yang tersedia untuk mendorong elektron). melalui vakum). Sayangnya, tak satu pun dari variabel independen ini memiliki efek linier murni pada jumlah arus yang melalui perangkat (sering disebut hanya sebagai "arus pelat"). Artinya, arus triode tidak selalu merespons secara langsung , secara proporsional dengan voltase yang diterapkan.

Dalam rangkaian penguat khusus ini, ketidaklinieran digabungkan, karena tegangan pelat (berkenaan dengan katoda) berubah seiring dengan tegangan grid (juga sehubungan dengan katoda) karena arus pelat dibatasi oleh tabung. Hasilnya adalah bentuk gelombang tegangan keluaran yang tidak persis sama dengan bentuk gelombang tegangan masukan. Dengan kata lain, keanehan tabung triode dan dinamika sirkuit khusus ini akan mendistorsi bentuk gelombang. Jika kita benar-benar ingin memperumit cara kita menyatakan ini, kita dapat mengatakan bahwa tabung tersebut menimbulkan harmonik dengan gagal mereproduksi bentuk gelombang input secara tepat.

Masalah lain dengan perilaku triode adalah kapasitansi nyasar. Ingatlah bahwa setiap kali kita memiliki dua permukaan konduktif yang dipisahkan oleh media isolasi, sebuah kapasitor akan terbentuk. Tegangan apa pun di antara dua permukaan konduktif itu akan menghasilkan medan listrik di dalam wilayah isolasi itu, yang berpotensi menyimpan energi dan memasukkan reaktansi ke dalam rangkaian. Seperti halnya dengan triode, yang paling bermasalah antara grid dan pelat. Seolah-olah ada kapasitor kecil yang terhubung di antara pasangan elemen di dalam tabung:

Sekarang, kapasitansi nyasar ini cukup kecil, dan impedansi reaktif biasanya tinggi . Biasanya, yaitu, kecuali frekuensi radio sedang ditangani. Seperti yang kita lihat dengan tabung Audion De Forest, radio mungkin merupakan aplikasi utama untuk teknologi baru ini, jadi kapasitansi "kecil" ini menjadi lebih dari sekadar masalah potensial. Penyempurnaan lain dalam teknologi tabung diperlukan untuk mengatasi keterbatasan triode.