1 — кристаллический детектор, выпрямитель не сильный высокочастотных токов; использовался в начале века в радиотех-нике; 2 — высоковольтный кенотрон; используется для питания постоянным током рентгеновских трубок, электрофильтров; рабочее напряжение до 200 тыс. в; ток — десятые доли ампера; 3 — одноанодный ртутный выпрямитель; из аналогичных вентилей составляются замечательные многофазные установки на напряжения до 3 тыс. в и токи до 10 тыс. а для питания электротранспорта, электролитических ванн; 4 — многоанодный ртутный выпрямитель в железном корпусе; используется для тех же целей, что и прошлый; 5 — игнитрон, ртутный выпрямитель, в котором источник электронов (яркое пятно на катоде) иногда создается зажигателем (игнайтером) из полупроводника; 6 — высоковольтный секционированный ртутный вентиль; используется для преобразования переменных токов большого напряжения (100—200 кв) в постоянный ток, и для обратного преобразования постоянного тока в переменный; 7 — двуханодный вентиль с накаленным вольфрамовым торированным катодом с наполнением инертным газом (аргоном); используется в низковольтных цепях, к примеру для зарядки аккумуляторная батарей; 8 — сульфидный (полупроводниковый) выпрямитель; используется время от времени для выпрямления сильных токов низкого напряжения низкой частоты; 9 — двуханодный кенотрон; обширно употребляется для питания ламповых радиоприемников от сети переменного тока; 10 — германиевый точечный диод, миниатюрный полупроводниковый вентиль; используется в радиотехнических, радиолокационных, и автоматических устройствах; 11 — столбик, собранный из селеновых вентилей (шайб); используется для зарядки аккумуляторная батарей, а также в связи и различных устройствах автоматики.
Электроника — наука, которая изучает перемещение заряженных частиц атома — электронов и ионов — в разреженных вакууме и газах, их переход через границы между металлом, полупроводниками и газами. Электроника — это и отрасль техники. Она занимается устройствами, в которых мириады электронов и ионов летают в разреженных газах, преодолевают энергетические преграды, вырываются из металлов в газ либо полупроводник.
И замечательные ртутные выпрямители, дающие ток для трамваев, троллейбусов, электропоездов, и всевозможные радиолампы, без которых неосуществима современная электросвязь, и разные электрические источники света, и рентгеновские трубки, и электронные микроскопы, и сверхвысоковольтные ускорители заряженных частиц — все это устройства электроники.
Многие много типов электронных устройств используются в современной индустрии, в исследовательских лабораториях, в быту. Без них не имеет возможности обойтись ни один современный самолет либо корабль. Они руководят сложными автоматическими агрегатами, на заводах создают высокочастотные токи для закалки стали и для выплавки отличных сплавов.
В базе технической электроники лежат физические законы, открытые в конце XIX и в начале XX в. Вот главные из них.
ионы и Электроны вырываются из металлов при нагревании, при освещении лучами видимого и невидимого света, при ударах быстро летящих электронов и ионов.
Двигаясь в разреженных газах, ионы и электроны под действием электрических и магнитных полей изменяют направление и свою скорость. Сталкиваясь с нейтральными атомами газов и паров, электроны возбуждают эти атомы, выбивают из них электроны, заставляют атомы испускать кванты электромагнитного излучения.
На стыке некоторых полупроводников, и полупроводников и металлов образуются особенного рода электрические поля — энергетические преграды. Они вольно пропускают электроны только в одном направлении и затрудняют их обратный переход.
Последние годы наровне с электроникой вакуумных устройств усиленно начинается полупроводниковая электроника. Она имеет дело с перемещением зарядов в жёстких тел — полупроводников: кристаллов кремния, германия и некоторых вторых материалов (см. «Полупроводники в технике»).
формирования и Различные методы получения потоков заряженных частиц, использования и различные принципы управления их используются в устройствах электроники во всевозможных сочетаниях. размеры и Конструктивные формы этих устройств весьма разнообразны. Имеется устройства меньше спичечной головки. Дабы их рассмотреть, нужна лупа. В современных счётных автомобилях трудится довольно много сотен сверхминиатюрных электронных устройств — реле, усилителей, выпрямителей. Дабы обеспечить энергией маломощный германиевый генератор, достаточно забрать гальванический элемент с цинковым катодом, размером в копейку.
1 — миниатюрная приемно-усилительная лампа; 2— лампа бегущей волны; усиливает колебания очень высоких частот; усиливает сантиметровые а также миллиметровые волны; 3 — замечательная усилительная радиолампа, используемая в радиопередатчиках и в трансляционных узлах; 4 — железная приемно-усилительная лампа; представитель большой группы ламп, обширно используемых в других отраслях и радиотехнике народного хозяйства; 5 и 6 — лампы типа «желудь»; имеют малые размеры; используются для усиления высоких частот; 7—фотоэлектронный умножитель, усилитель, в котором употребляйся явление вторичной электронной эмиссии; 8—простая приемно-усилительная радиолампа в стеклянном баллоне; используется для тех же целей, что и железная лампа (4); V — полупроводниковый триод (транзистор); сейчас подобные усилители используются все шире; 10 — тиратрон (газовый триод); в прохождении тока через прибор участвуют не только электроны, но и ионы; прибор инерционен и может использоваться лишь в низкочастотных цепях.
Устройствами электроники возможно преобразовывать мощности и в десятки тысяч киловатт. на данный момент созданы ртутные вентили на токи в много ампер и на напряжения в десятки тысяч вольт. Таковой вентиль выше человека и весит пара сот килограммов. Устройства «сильноточной электроники» превосходны по собственной экономичности. Ртутные и другие ионные вентили (к примеру, газотроны с накаленным оксидным катодом) довольно часто имеют к. п. д. выше 99%, т. е. утраты в них составляют меньше 1% от преобразуемой мощности.
Устройства «слаботочной электроники» используются для связи, контроля и управления.
Исходя из этого от них требуются иные качества. Они должны улавливать самые не сильный сигналы, правильнейшим образом воспроизводить их, без искажения усиливать. помехи и Вредные шумы должны быть минимальными.
Электроника теснейшим образом связана с радиотехникой — техникой токов высокой частоты. Устройства радиоэлектроники составляют большую часть всех электронных устройств. В жизни современного человечества нет таковой области, в которой в той либо другой мере не употреблялись бы средства радиоэлектроники.
Устройства электроники возможно классифицировать и систематизировать разными методами. Их, к примеру, дробят на группы по среде, в которой происходит рабочий процесс: высоковакуумные (электронные), газовые (ионные) и полупроводниковые (селеновые, кремниевые, германиевые). Возможно классифицировать их и по способам управления: устройства с электростатическим управлением, магнитным, комбинированным.
На картинках изображены кое-какие обычные устройства современной радиотехнической и промышленной электроники, систематизированные по показателю главной делаемой ими работы. Дабы собрать тут разные устройства, было нужно их изобразить в различных масштабах — большая часть существенно снижено против натуральных размеров, но кое-какие было нужно расширить.
На рисунке продемонстрирована несколько устройств, используемых для выпрямления переменных токов (сильных и не сильный). Выпрямление переменного тока — это несложная функция. Ее в большинстве случаев делают устройства, у которых имеется только два электрода,— диоды. Они бывают электронными, ионными, полупроводниковыми.
1 — генераторная лампа мощностью в пара киловатт с воздушным охлаждением; 2 — генераторная лампа мощностью 50 кет с водяным охлаждением анода; используется в радиопередатчиках и высокочастотных электротермических установках; з—разборная генераторная лампа мощностью до тысячи киловатт; снабжена насосами, каковые ее непрерывно откачивают на протяжении работы; 4—лампа с плоским размещением электродов, так именуемого «маячкового типа»; генерирует дециметровые и сантиметровые волны; 5—клистрон, генератор с группированным электронным потоком; может генерировать сантиметровые а также миллиметровые волны; 6 — многорезонатор-ный магнетрон; активно используется в радиолокационной технике; 7 — металлокерамический триод; используется для получения ТВЧ как в импульсных, так и в постоянных режимах генерирования; 8 — полупроводниковый генераторный триод.
Следующая, еще более широкая несколько — это устройства, усиливающие электрические сигналы. Усилительные устройства имеют в большинстве случаев три электрода. Это — триоды. Бывают усилители с еще солидным числом электродов: четырехэлектродные — тетроды, пятиэлектродные — пентоды и т. д. Типов усилительных устройств довольно много. Для усиления довольно медленных процессов — токов низких частот — возможно использовать ионные лампы (тиратроны, игнитроны). В области радиочастот главное место до тех пор пока занимают устройства с чисто электронным разрядом. Значительно чаще их делают с управляющими сетками. Для усиления очень высоких частот существуют лампы с бегущей волной.
С усилением тесно связано генерирование электромагнитных колебаний, т. е. превращение постоянного тока в переменный .
Еще в начале XX века выдающийся ученый М. А. Бонч-Бруевич создал в Нижегородской радиолаборатории замечательные генераторные лампы с водяным охлаждением анода. Эти лампы позволили выстроить замечательные передающие радиостанции, и применить токи высокой частоты для промышленного нагрева. Бонч-Бруевич и его сотрудники создали кроме этого магнетронные генераторы, разрешающие приобретать громадные мощности на волнах сантиметрового и миллиметрового диапазонов.
Серьёзная несколько устройств электроники — те, каковые превращают энергию электрического тока в энергию разных видов излучений. Электронно-лучевые трубки, к примеру, дают изображение в телевизионных приемниках. Высоковольтные трубки, в которых потоки стремительных электронов ударяют в «мишени» из тугоплавких металлов, дают рентгеновские и гамма-лучи. В эту же группу возможно отнести ускорители и электронные микроскопы ядерных частиц.
Наконец, последняя несколько (она продемонстрирована на рисунке 4 вместе с прошлой группой) — это устройства, каковые превращают разные виды излучений ( видимый свет, инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские лучи) в электрический ток. Ко мне относятся все фотоэлементы и передающие трубки телевидения.
Само собой разумеется, классификация, представленная тут (деление всех устройств электроники на пять групп по принципу делаемых ими функций), как и каждая вторая классификация, относительна и условна. Одинаковые типы устройств смогут время от времени делать различную работу. К примеру, одинаковые типы ламп с сетками довольно часто используют и для выпрямления, и для генерирования, и для усиления. Это относится и к чисто электронным и к ионным лампам (тиратронам).