Кіріспе

Электрондық вакуум түтігі – үш белсенді электродтан тұратын жалғыз торлы күшейткіш вакуум түтігі. Триод – эвакуацияланған шыны баллонның ішінде үш электродтан тұратын электрондық күшейткіш вакуум түтігі (немесе британдық ағылшын тілінде термиондық клапан): қыздырылған жіп немесе катод, тор және пластина (анод). Ли Де Форесттің 1906 жылғы Audion-ы, термодиодқа (Флеминг клапаны) торлы электрод қосылған толық емес вакуум түтігі, триодтың алғашқы практикалық электрондық күшейткіші және тетрод және пентод сияқты басқа вакуум түтікшелерінің арғы тегі болды. Оның ойлап табуы радио технологиясын күшейтуге және қашықтықтан телефон байланысын мүмкін етуге көмектесті. Шамамен 1920 жылдар шамасында грек тіліндегі τρίοδος, tríodos сөзінен туындаған, tri (үш) және hodós (жол, бағыт) сөздерінен құралған, бастапқыда үш жолдың қиылысқан жерін білдіреді.

Алдын ала құрылғылар

Термиондық клапандар ойлап табылғанға дейін, 1902 жылы Филипп Ленард фотоэлектрлік тәжірибелер жүргізе отырып, торлық басқару принципін қолданды. Радиода қолданылған алғашқы вакуумдық түтік – термиондық диод немесе Флеминг клапаны, оны Джон Амброз Флеминг 1904 жылы радио қабылдағыштардағы сигналды анықтау үшін ойлап тапты. Ол – эвакуацияланған шыны баллон, ішінде қыздырылатын жіп (катод) және пластина (анод) орналасқан.

Өнертабыс

Триодтар 1906 жылы американдық инженер Ли де Форест пен австриялық физик Роберт фон Либен тәуелсіз түрде үшінші электродты – басқару торын – дәнекерлеуші жіп пен пластина арасына токты басқару үшін қосып, осыған қатысты түтіктерді патенттеген кезде пайда болды. Фон Либеннің 1906 жылғы наурыз айында патенттелген үш элементті түтігі жартылай эвакуацияланған, құрамында сынап буының іздері болды және әлсіз телефон сигналдарын күшейтуге арналған еді. Фон Либеннің вакуумдық түтігі сияқты, Де Форесттың аудиолары да толық эвакуацияланбаған және төмен қысымда газ қамтитын. Фон Либеннің вакуумдық түтігі оның өлімінен кейін, Бірінші дүниежүзілік соғыс басталғанға дейін жеті жыл өткен соң көп дамытылмады. Де Форесттың аудиосы 1912 жылға дейін кеңінен қолданылған жоқ, сол кезде бірнеше зерттеушілер оның күшейту қабілетін танып, оны алғашқы сәтті күшейтетін радио қабылдағыштар мен электрондық осцилляторлар құрастыру үшін пайдаланды. Күшейтудің көптеген мүмкіндіктері оның жылдам дамуына түрткіс берді. 1913 жылы жоғары вакуумды жақсартылған нұсқаларын Америка телефон және телеграф компаниясының Гарольд Арнольд жасады, ол De Forest-тен аудио құқықтарын сатып алған, ал General Electric компаниясының Ирвинг Лангмюр өзінің түтігін «Плиотрон» деп атады.

Сипаттамалары

Триодтық сипаттамаларда анод тогы (Ia) мен анод кернеуі (Va) және желілік кернеу (Vg) арасындағы байланыс көрсетіледі. Осы деректерден схеманы жобалаушы нақты триодтың жұмыс нүктесін таңдай алады. Содан кейін триодтың шығыс кернеуі мен күшейтуін графикке жүктеме сызығын салу арқылы анықтауға болады. Суретте көрсетілген мысал сипаттамасында, оны 200 В анод кернеуі Va және -1 В желілік кернеу смещениесінде жұмыс істегіміз келсін десек болады. Бұл 2,2 мА тыныш пластина (анод) тогын білдіреді (графиктегі сары қисық бойынша). А класындағы триодтық күшейткіште анод резисторы (анод пен оң қуат көзі арасында қосылған) қолданылуы мүмкін. Егер Ra = 10000 Ом таңдасақ, таңдалған анод тогы Ia = 2,2 мА үшін оның кернеуінің түсуі V+ − Va = Ia × Ra = 22 В болады. Осылайша, анодта Va = 200 В алу үшін V+ = 222 В қуат көзі кернеуі қажет. Енді -1 В смещение кернеуіне 1 В шың-тепелік сигнал қосылсын, сонда желілік кернеу -0,5 В мен -1,5 В аралығында өзгереді. Vg = -0,5 В болғанда анод тогы 3,1 мА-ға дейін артады, анод кернеуін Va = V+ − 10 кОм × 3,1 мА = 191 В-қа төмендетіп (көк түсті қисық). Vg = -1,5 В болғанда анод тогы 1,4 мА-ға дейін азаяды, анод кернеуін Va = V+ − 10 кОм × 1,4 мА = 208 В-қа көтереді (жасыл қисық). Сондықтан кіріс (желілік) сигналдағы 1 В шың-тепелік өзгеріс шығыс кернеуінде шамамен 17 В өзгеріске алып келеді. Осылайша сигналдың кернеу күшейтілуіне қол жеткізіледі. Бұл екі өзгерістің қатынасы, кернеу күшейту коэффициенті (немесе мю) бұл жағдайда 17-ге тең. Триодтарды катодтық ізбасар ретінде де қолдануға болады, онда кернеу күшейтілмейді, бірақ динамикалық кедергі күрт төмендейді; яғни ток күрт күшейеді (жоғарыда сипатталған жалпы катодтық конфигурацияда да). Кернеуді немесе токты күшейту қуат күшейтілуіне әкеледі, күшейткіш түтіктің жалпы мақсаты (сондай-ақ, ток немесе кернеуді трансформатор сияқты пассивті құрылғыны қолдану арқылы екіншісін азайту арқылы арттыруға болады).