Vakuumbuis
'n Vakuumbuis is 'n toestel wat gebruik word om die beweging van elektrone in 'n laëdrukarea te beheer. Die elektronbuis, ook genoem radiobuis, radiolamp of vakuumbuis, was die eerste ware elektroniese komponent.
Die eenvoudigste elektronbuis, die diode, bestaan uit 'n vakuumgetrekte glasbuis waarin 'n filament geplaas word wat as 'n katode dien, omring deur 'n silindriese metaalplaat, die anode. Wanneer die filament verhit word en die anode positief gepolariseer word met voldoende spanning, sal 'n elektronstroom begin (Edison-effek) wanneer die huidige stroombaan tussen anode en katode gesluit word. As die anode negatief gemaak word ten opsigte van die katode, vloei daar geen stroom nie. Per definisie vloei 'n stroom van plus na minus, terwyl die negatief gelaaide elektrone van minus na plus sal vloei.
Ander elektronbuise het tussen die katode en die anode een of meer roosters, roostervormige elektrodes wat die vloei van elektrone beïnvloed. 'n Negatief gelaaide rooster stoot die elektrone af.
Soorte
[wysig | wysig bron]Die aantal roosters bepaal die naam van die elektronbuis.
- Die diode het twee elektrodes, en word gebruik vir regstelling en demodulasie.
- Die triode het 1 rooster - die beheerrooster - waarmee 'n relatief groot stroomverandering tussen anode en katode met 'n klein spanningsverandering geïnduseer kan word. Hierdeur was die eerste versterker moontlik.
- Die tetrode het 2 roosters, die ekstra rooster, tussen beheerrooster en anode, dien om die wins van die buis te verhoog. (tetra = 4)
- Die pentode het 3 roosters: beheerrooster, skermrooster en rooster waarmee die aantal aktiewe verbindings 5 is. (penta = 5)
- Die heksode, heptode en oktode het onderskeidelik 4, 5 en 6 roosters en word gebruik as 'n mengbuis in onder andere frekwensie-omsetters en radio-ontvangers.
Behalwe die genoemde elektroniese kleppe is ook allerlei kombinasies in die mode, in werklikheid twee of meer elektrodestelsels in 'n enkele buis: dubbeldiode, dubbeltriode, triodepentode, triodeheptode, dubbelpentode. Hierdeur kan die aantal buise beperk word en is dit moontlik om 'n beter gelykheid tussen twee triodes / pentodes vir brugbane en dies meer te verkry.
'n Dubbeldiode (dikwels met gewone katode) kan vir tweefase-regstelling dien. 'n Toevoer-transformator met twee sekondêre wikkelings word dan benodig.
'n Triode heptode is baie geskik vir superheterodien ontvangers. Die triode word in 'n ossillator gebruik en die heptode dien as 'n mengbuis.
Daar bestaan ook 'n buis met 'n triode en twee eindpentodes, wat bedoel is as eindtrap van 'n balansversterker. Die triode is die faseveranderaar en die pentodes dien as die eindbuis.
Behalwe die gewone radiobuise is daar ook nog die katodestraalbuis soos wat in (klassieke) TV-stelle, ossilloskope en rekenaarskerms gebruik is, en indikatorbuise soos wat vir vertoon van opnamevlak van 'n bandopnemer of die seinsterkte van die diensverskaffer golf in 'n radio. X-straalbuise, Geiger-toonbanke, klystrons, mikrogolfoonde, beeldversterkers, vidicons en nixie-buise is ook vorme van elektronbuise.
Werking van 'n versterkerbuis
[wysig | wysig bron]In die vakuum van 'n versterkerbuis hulself die anode (+), uitgevoer as 'n plaat (en daarom in die verlede ook so genoem), en die katode (-), uitgevoer as gloeidraad of as buisie met daarin 'n filament en bedek met 'n stof, gewoonlik bariumoksied, om goeie emissie van elektrone te behaal. Tussen hierdie twee elektrodes word met behulp van 'n hoë spanning (enkele dekades tot honderde volts) 'n elektriese veld opgebou. Elektrone wat uit die verhitte katode vrygestel word, beweeg van die katode na die anode.
Tussen die katode en anode, vlak by die katode, is 'n roostervormige elektrode, die rooster, geplaas, met daarop 'n negatiewe spanning ten opsigte van die katode, waardeur die elektrone moeiliker, of in die geheel nie, die anode kan bereik. Afhangende van die grootte van die negatiewe spanning sal meer of minder elektrone na die anode gaan. Die stroom deur die pyp kan dus gereguleer word deur die negatiewe spanning op die rooster te verstel. Deur in die reeks met die anode 'n weerstand op te neem, kan oor die weerstand as gevolg van die wisselende anodestroom 'n spanningsverandering opgewek word wat aansienlik groter is as die verandering in die negatiewe spanning op die rooster. Dus word (spanning) wins behaal.
Soort aanduiding
[wysig | wysig bron]Die buise het 'n nommer wat tipies bestaan uit letters en syfers. Die Amerikaanse benaming begin met 'n nommer, die Europese met 'n letter. In laasgenoemde geval bestaan die benaming uit twee tot vier letters, gevolg deur een tot drie syfers. Die nommers na die letters spesifiseer die uitvoering.
Dit lyk dalk vreemd dat die aanvanklike letter soms 'n spanning en soms 'n stroom aandui. Oor die algemeen sal buise met dieselfde aanvanklike letter in 'n toestel gebruik word. Die filamente word in parallel verbind as hulle vir 'n sekere spanning en in serie as hulle bedoel is vir 'n stroom. In laasgenoemde geval word gewoonlik 'n reeksweerstand benodig.
Daar is buise wat onder verskillende tipes getalle beskikbaar is. As 'n buis 'n filament van 6.3 V en 0.3 A het, kan die eerste letter 'n E of 'n P wees, terwyl dit presies dieselfde buis is.
Byvoorbeeld: Die gewilde buis ECC83 het 'n filament vir 6.3 V, bevat twee triodes en het 'n nuwe voet. Die ECH21 het ook 'n filament vir 6.3 V, bevat 'n triode en 'n heptode en het 'n oktale voet.
In die professionele benaming van die buis word die syfers na die eerste letter geplaas. Byvoorbeeld ECC81 is die kommersiële weergawe, E81CC is die professionele een. Die eienskappe van beide tipes is gelyk, maar die implementering verskil, bv. vergulde kontakte.
Geskiedenis
[wysig | wysig bron]Die elektronbuis is op 16 November 1904 deur die Brit John Ambrose Fleming gepatenteer. Die werking van die elektronbuis is gebaseer op die Edison-effek. Die gloeilamp van Edison het as 'n newe-effek gehad dat die filament verdamp, wat veroorsaak dat die glasomhulsel swart word. In 1883 ontdek Edison dat dit verhinder kan word deur 'n metaalplaat tussen die filament en die glas te plaas, en ook het hy ontdek dat daar 'n stroom vloei as hy die prentjie buite die gloeilamp verbind met die positiewe pool van die filament, 'n gevolg van die losstaande elektrone uit die filament. Fleming was een van die navorsers wat hierdie verskynsel bestudeer het, en op hierdie basis die eerste diode gebou en gepatenteer het. Die Amerikaner Lee De Forest het in 1906 'n derde elektrode by die diode gevoeg, wat die eerste triode 'n werklikheid maak.
Na die uitvind van die transistor in 1947, het die elektronbuis as versterker teen middel 1980 feitlik heeltemal verdwyn uit verbruikerapparate. Die transistor is baie kompak, hoef nie eers warm te word nie, verbruik minder energie en hou langer as die elektronbuis. Die prestasie van elektroniese kleppe verminder deur herhaalde verhitting en afkoeling en selfs deur diffusie van helium uit die lug deur die glas, sodat die gedrag van die elektrone vernietig word.
Elektronbuisversterkers word wel deur hul kenmerkende oorsturingsgedrag nog baie gebruik in die musiek as byvoorbeeld kitaarversterker en basversterker. In sogenaamde "tradisionele" hoëtrou-toerusting word dit steeds gebruik, gewoonlik prominent bo-op die behuising.
