Вакуумный триод.
Триод - трёхэлектродная лампа, состоящая из анода, катода и сетки, помещённых в стеклянную колбу, из которой откачан воздух. Изучим его свойства. Рассмотрите внимательно наш рисунок.
Катод нагревается с помощью нити накала, а анод оставляют холодным. Сетка представляет собой обычно две проволочки, на которые намотано несколько витков металлической нити. Таким образом сетка легко проницаема для электронов. Её помещают между катодом и анодом. Поскольку в любом случае она оказывается ближе к катоду, чем анод, потенциал её сильнее влияет на поток электронов, чем напряжение на аноде. Отсюда возникает его волшебное свойство: малые изменения напряжения на сетке сильно меняют ток в лампе и напряжение на аноде. Это свойство триода назовём эффектом усиления.
Пронаблюдайте, как это происходит. Нажмите на красную кнопку G_C, включив напряжение на сетке. Его величину будет показывать вольтметр (слева внизу). Подайте напряжение на анод триода передвинув слайдер U_А чуть дальше середины. Напряжение на аноде покажет второй вольтметр, его величина будет меньше, чем напряжение батареи, так как теперь последовательно с триодом включён резистор нагрузки R_Н = 5 кОм: U_A = U - IR_н. Силу тока через триод покажет миллиамперметр ma.
Мы увидим, что нагретый катод будет излучать тепловые электроны случайной энергии (явление ТЭЭ), часть из них (наиболее медленные) будут возвращаться назад, а другие подхватываться напряжением анода и поглощаться им. Катод подключённый к минусу анодной батареи будет получать от неё всё новые порции электронов, таким образом процесс будет длиться и длиться. Всё как это происходит в диоде. Чем больше напряжение на аноде, тем больше ток в лампе.
На сетку триода, как правило, подают небольшое отрицательное напряжение. Пронаблюдайте как это напряжение будет влиять на ток в триоде, на напряжение на аноде при неизменном напряжении батареи.
Вы заметили, что ток в лампе становится всё меньше и меньше? Отрицательное поле сетки тормозит летящие к аноду электроны так, что часть из них возвращается в катод и не участвует в переносе заряда в лампе. Можно даже совсем прекратить ток в триоде при напряжении на сетке в нашем случае -5 В. Такой триод называют "запертым".
Мы наблюдали работу триода в режиме усилителя: небольшое переменное напряжение на сетке приводит к большим изменениям напряжения на аноде. Усиление: из малого получаем большое. Триод изобрёл Ли де Форест в 1906 г.
И вы, как человек наблюдательный (мы надеемся), заметили, что меньшее напряжение на сетке (с учётом его знака) даёт большее напряжение на аноде! В такой схеме напряжения сетки и анода находятся в противофазе друг к другу.
Другой режим называется ключевым. Переведём слайдер U_C в крайнее правое положение (-5 В). Отключим сеточную батарею, кликнув синюю кнопку выключателя. В таком состоянии лампа проводит ток. Нажмём на кнопку, и тока в лампе не станет. Заметьте разницу напряжений при включённой лампе и при выключенной, и сравните это изменение с изменением напряжения на сетке. Лампа включена - выключена, маленький ключик открывает - закрывает большую дверь! Такой режим триода используют в автоматике и вычислительной технике. Именно вакуумный триод был использован для построения первой электронной вычислительной машины.
А интересные вопросы вы себе нашли? Например, а если сделать в лампе две сетки (тетрод) или даже три (пентод), какими интересными свойствами будут обладать такие приборы? Где найдётся им применение? Впрочем, это для любителей электроники.