Elektronky I. - seznámení se s typy elektronek a vývojem

Říká se jim elky, lampy, baňky... topily v pokojích po mnoho generací. Díky nim přišla elektrotechnická revoluce, vysílání rozhlasu a televize, kamerové systémy. Celá televizní a rozhlasová síť ruské federace využívá československých prvků, mezi hlavní patří elektronky. I naše vysílače stále užívají tuto součástku. A pokud si právě čtete tento článek na klasickém monitoru, veřte nebo ne, jen pár desítek centimetrů od vás to taky topí a žhaví. Tak pojďme si o ních něco říci.

Již známý vynálezce T.A. Edison při svých pokusech se žárovkou kolem roku 1880 zjistil, že kolem rozžhaveného uhlíkového vlákna se vytváří oblak, který postupně znehodnocuje tmavým zákalem vnitřní stěnu baňky. V roce 1883 získal jím popsaný tzv. Edisonův jev americký patent. Zjistil totiž, že ve vákuu teče z rozžhavěného vlákna elektrický proud. Později, asi v roce 1904, když se začalo používat wolframové žhavící vlákno a bylo dosahováno vyššího vakua, zatavil do baňky britský fyzik J.A.Fleming jednu elektrodu. Tím vznikla prví elektronka.

Princip Elektronky
Základem každé elektronky je skleněná či kovová vyčerpaná baňka s případnou příměsí netečných plynů nebo rtuti. Další částí jsou elektrody - katoda, anoda a podle druhu elektronky také několik mřížek. Katoda je nejdůležitější částí elektronky. Stále by nám však lampa nefungovala. K emitování elektronů je třeba teplo - u žárovky jej zajišťuje vlákno, u elektronky mu říkáme žhavení - zde však žhne rudě až do oranžova. 

Jednoduše řečeno jde o spínací prvek druhé generace. První byly relé, které se však dokázaly sepnout maximálně 50x za vteřinu, tedy 50 Hz, což je pro počítače značně nedostačující frekvence. (V porovnání s dnešními megahertzi) Relé pouze rozhodovalo - sepnuto - log 1, či rozepnuto - log 0. Po příchodu elektronky se zapojení výrazně zmenšila, a zrychlila. A co víc, elektronka není prvek čistě spínací, ale rovněž zesilující. K těmto účelům se používá dodnes. (Pověstná EL34, kterou užívají komba Marshall). Po elektronce přišla éra tranzistorů, které jsou základní stavební buňkou elektroniky dodnes. Nic lepšího jsme bohužel ještě nevymysleli. Elektronky však mají jísté výhody orpoti moderní polovodičové technice, jak se dočtete dále. Proto má smysl o nich hovořit a také proto se udržely i v nejmodernější technice (Zvukové kardy do pc atd..)

Jednotlivé druhy elektronek

DIODA:
 
Anoda - Je kladná a přitahuje elektrony
Katoda (žhavení) - "vytváří" emituje elektrony
Použití:
Usměrňovač - usměrňuje střídavý elektrický proud na stejnosměrný (jako polovodičová dioda).
TRIODA:

Trioda má na rozdíl od elektronkové diody jednu elektrodu navíc, tzv. "řídicí" mřížku, tedy má tři elektrody (vývody). Pokud je mřížka záporně nabitá, tak odpuzuje elektrony a zmenší se jejich tok, pokud je nabitá kladně proud je maximální. Mřížku můžeme přirovnat k bázi tranzistoru - tedy vývod, jež uržuje intenzitu průtoku proudu přes zbylé dvě elektrody. Pomocí triody již dosáhneme spínacího prvku - který je však narozdíl od relé čistě elektrický - žádná pohybová pechanika. Využití - pro zesílení jakého koli signálu či spínání.

TETRODA:
Od triody se líší tím, že má navíc jednu řídící mřížku, má tedy dvě mřížky a čtyři vývody. Podle jejich funkce rozlišujeme tetrody na:
Tetrody proti prostorovému náboji
Tetrody stíněné

Jednodušší jsou tetrody proti prostorovému náboji.

První mřížka dostává kladné napětí, které ruší prostorový náboj kolem katody. Proto anodový proud je v podstatě větší než z triody. Druhá mřížka slouží k řízení anodového proudu

PENTODA:
- 5 elektrod: anoda, katoda, řídicí mřížka, stínicí mřížka, brzdící (hradící) mřížka
- Lineárnější průběh než u triody -  nejvíce užívaný druh elektronky (EF80, EABC80,  ECH81...






HEXODA:
Elektronka, která má čtyři mřížky se nazývá hexoda (6 vývodů).






HEPTODA:
Elektronky s pěti mřížkami (7 vývodů) se nazývají heptody nebo pentagrio







OPTODA:
Elektronky se šesti mřížkami se nazývají optody. Mají 8 vývodů, to znamená 6 mřížek, anodu a katodu. Do jedné baňky je možno vestavit 2 elektronkové systémy. Nejčastěji se používalo spojení triody s hexodou. Její název byl trioda-hexoda. A pentody s dvojitou elektronkovou diodou. Vlastnosti těchto elektronek jsou totožné s vlastnostmi jednotlivých systémů. Používají se pro úsporu místa, žhavícího příkonu a snížení nežádoucích vlastností.
Použití:

- Použití jako koncový výkonový zesilovač v nahrávacích studiích a v HI-FI.

OBRAZOVKA:
Princip:
-Emitované elektrony jsou soustředěny do úzkého paprsku, který po dopadu na stínítko vyvolá světélkování v luminoforu.
Použití:

- Největší využití elektronek v dnešní době (TV, monitory, osciloskopy, radary)
ROZDĚLENÍ OBRAZOVEK PODLE VYCHYLOVÁNÍ:

a) Elektrostatické vychylování:
Vychylování paprsku se provádí destičkami na které je přivedeno napětí
Použití:
Osciloskopy:

b) Elektromagnetické vychylování:
O vychylování paprsku se starají vychylovací cívky (princip je znázorněný na obrázku).
Použití:
Televize a monitory:

Princip vychylovacích cívek:

VYSÍLACÍ ELEKTRONKY:
Vysílací elektronky, určené pro práci do několika set MHz, se principem činnosti neliší od elektronek přijímacích. Konstrukčně jsou upraveny, aby byly schopny dodat požadované výkony.
Vzhledem k anodové ztrátě a značnému žhavícímu příkonu je nutné elektronky intenzivně chladit, proto jsou anody jsou opatřeny chladicími žebry. Malé elektronky jsou chlazeny přirozeně. Větší používají chlazení nucené.
Do anodové ztráty asi 50 kW se používá chlazení vzduchové a nad 50 kW je používáno chlazení vodním odpařováním. Elektronkám, které používají toto chlazení se říká vapotrony a tento způsob je velmi účinný.
Měděná anoda je opatřena chladícím pláštěm tvořeným měděným blokem, ve kterém jsou vytvořeny podélné kanálky a na jehož povrchu jsou masivní výstupky pro zvětšení chladící plochy. Chladící plášť je ponořen do destilované vody v uzavřené odpařovací nádobě. Vzniklá pára se odvádí do kondenzačního zařízení a ochlazená voda se vrací zpět do odpařovací nádoby.
U elektronky s anodovou ztrátou 250 kW je spotřeba vody pouze 5,4 l/min. při teplotě vstupní vody 20°C.
Snaha zvýšit pracovní frekvenci elektronek pracujících na klasických principech do oblasti velmi krátkých vln (VKV) vedla ke konstrukci koaxiálních triod a tetrod, jejichž všechny elektrody, přívodní kontakty i izolační keramický plášť jsou uspořádány souose kolem podélné osy elektronky, dosáhne se tím zmenšení indukčnosti přívodů i malých elektrodových kapacit.

NEVÝHODY ELEKTRONEK:
- "Relativně" velké rozměry
- Potřeba žhavení
- Tepelné ztráty
- Nízká účinnost

VÝHODY ELEKTRONEK:
- Prakticky žádný šum narozdíl od polovodičů
- přirozenější zvuk elektronkových zesilovačů

 Kde sehnat elektronky

Zásadně nekupujte elektronky v GES - jsou předražené. S elektronkami obchoduje například pan Petr Svoboda, který se účastní pražských radiojarmarků. Obrátit se rovněž můžete na mě - www.misovystranky.wz.cz 

 Poznámka redakce: elektronky dodnes vyrábí česká TESLA Vršovice. Majoritním výrobcem elektronek byla TESLA Rožnov - Dnes TESLA ECIMEX TCT, která včera ohlásila konkurs. Elektronky už nevyrábí, avšak u obrazovek zůstala. Uvidíme, jestli bude vláda stejně ochotná finančně pomoct i Tesle jako Philipsu. Nejčastěji žádané elektronky vyrábí na Slovensku firma JJ electronic, avšak zdaleka nedosahují kvalit československé teslácké výroby.

Příště se budeme věnovat samotným konstrukcím s elektronkami.