Tiratron - Thyratron
Un tiratron este un tip de tub umplut cu gaz utilizat ca întrerupător electric de mare putere și redresor controlat . Tiratronii pot gestiona curenți mult mai mari decât tuburile similare cu vid greu. Înmulțirea electronilor are loc atunci când gazul se ionizează, producând un fenomen cunoscut sub numele de descărcare Townsend . Gazele utilizate includ vapori de mercur , xenon , neon și (în aplicații speciale de înaltă tensiune sau aplicații care necesită timpi de comutare foarte scurți) hidrogen . Spre deosebire de un tub de vid (supapă), un tiratron nu poate fi utilizat pentru a amplifica semnalele liniar.
În anii 1920, tironii au fost derivați din tuburi de vid timpurii, cum ar fi UV-200, care conținea o cantitate mică de gaz argon pentru a-și crește sensibilitatea ca detector de semnal radio și tubul de releu LRS german, care conținea și gaz argon. Gaz redresoare care precedat de tuburi cu vid, cum ar fi umplut cu argon General Electric „ Tungar bulb “ și Cooper-Hewitt mercur bazin redresor , prevăzut , de asemenea , o influență. Irving Langmuir și GS Meikle din GE sunt de obicei citați drept primii anchetatori care au studiat rectificarea controlată în tuburile de gaz, în jurul anului 1914. Primii tironi comerciali au apărut în jurul anului 1928.
Termenul " tiristor " a fost derivat dintr-o combinație de "tiratron" și " tranzistor ". Din anii 1960 tiristoarele au înlocuit tironii în majoritatea aplicațiilor cu putere mică și medie.
Descriere
Tiratronii seamănă cu tuburile de vid atât în aspect cât și în construcție, dar diferă în ceea ce privește comportamentul și principiul de funcționare. Într-un tub de vid, conducerea este dominată de electroni liberi, deoarece distanța dintre anod și catod este mică în comparație cu calea liberă medie a electronilor. Un tiratron, pe de altă parte, este umplut intenționat cu gaz, astfel încât distanța dintre anod și catod să fie comparabilă cu calea liberă medie a electronilor. Acest lucru face ca conducerea într-un tiratron să fie dominată de conductivitatea plasmatică . Datorită conductivității ridicate a plasmei, un tiratron este capabil să comute curenți mai mari decât tuburile de vid care sunt limitate de sarcina spațială . Un tub de vid are avantajul că conductivitatea poate fi modulată în orice moment, în timp ce un tiratron se umple cu plasmă și continuă să conducă atâta timp cât există o tensiune între anod și catod. Un comutator pseudospark funcționează într-un regim similar al curbei Paschen ca un tiratron și este uneori numit tiratron cu catod rece .
Un tiratron este format dintr-un catod fierbinte , un anod și una sau mai multe rețele de control între anod și catod într-un plic etanș sau ceramic plin cu gaz. Gazul este de obicei hidrogen sau deuteriu la o presiune de 300 până la 500 m Torr (40 până la 70 Pa ). Tirratronii comerciali conțin, de asemenea, un rezervor de hidrură de titan și un încălzitor de rezervor care împreună mențin presiunea gazului pe perioade lungi de timp, indiferent de pierderile de gaz.
Conductivitatea unui tiratron rămâne scăzută atâta timp cât grila de control este negativă în raport cu catodul, deoarece grila respinge electronii emiși de catod. Curentul de spațiu limitat de curent de electroni curge din catod prin rețeaua de control către anod dacă rețeaua este făcută pozitivă față de catod. Curentul suficient de mare de spațiu limitat de curent inițiază descărcarea Townsend între anod și catod. Plasma rezultată asigură o conductivitate ridicată între anod și catod și nu este limitată de încărcarea spațială. Conductivitatea rămâne ridicată până când curentul dintre anod și catod scade la o valoare mică pentru un timp suficient de lung încât gazul încetează să mai fie ionizat . Acest proces de recuperare durează 25 până la 75 μ s și limitele tiratronice frecvenței de repetiție la un k câteva Hz .
Aplicații
Tiratrone Low-putere ( tuburi releu și tuburi de declanșare ) au fost fabricate pentru controlul lămpilor incandescente, relee electromecanice sau solenoizi, pentru contoare bidirecționale, pentru a efectua diverse funcții în Dekatron calculatoare, pentru detectoare de prag de tensiune în RC temporizatoare etc. Strălucire Tiratrone au fost optimizate pentru lumină cu descărcare ridicată de gaz sau chiar fosforizată și utilizată ca registre de schimbare auto-afișate în afișaje cu matrice de puncte de format mare, cu text crawling .
O altă utilizare a tiratronului a fost în oscilatoarele de relaxare . Deoarece tensiunea de pornire a plăcii este mult mai mare decât tensiunea de oprire, tubul prezintă histerezis și, cu un condensator peste el, poate funcționa ca un oscilator din dinte de ferăstrău. Tensiunea de pe rețea controlează tensiunea de rupere și, astfel, perioada de oscilație. Oscilatoarele de relaxare cu tiratron au fost utilizate în invertoarele de putere și în circuitele de măturare a osciloscopului .
Un tiratron în miniatură, trioda 6D4, a găsit o utilizare suplimentară ca sursă puternică de zgomot , când a funcționat ca o diodă (grilă legată de catod) într-un câmp magnetic transversal. Filtrat suficient pentru „planeitate” („ zgomot alb ”) într-o bandă de interes, un astfel de zgomot a fost folosit pentru testarea receptoarelor radio, a sistemelor servo și ocazional în calculul analog ca sursă de valoare aleatorie .
Tiratronul miniatural RK61 / 2 comercializat în 1938 a fost conceput special pentru a funcționa ca un triod de vid sub tensiunea sa de aprindere, permițându-i să amplifice semnalele analogice ca detector superregenerativ de auto-stingere în receptoarele de control radio și a fost dezvoltarea tehnică majoră care a dus la dezvoltarea în timp de război a armelor radio controlate și dezvoltarea paralelă a modelării radio controlate ca hobby.
Unele televizoare timpurii, în special modelele britanice, foloseau tironii pentru oscilatoarele verticale (cadru) și orizontale (liniare).
Tiratronii de putere medie au găsit aplicații în controlerele de motoare ale mașinilor unelte, unde tironii, care funcționează ca redresoare cu fază controlată, sunt utilizate în regulatorul de armătură al sculei (de la zero la "viteza de bază", modul "cuplu constant") și în regulatorul de câmp al sculei ( „viteza de bază” până la aproximativ de două ori „viteza de bază”, modul „putere constantă”). Exemplele includ strungul Monarch Machine Tool 10EE, care a folosit tironii din 1949 până când dispozitivele în stare solidă le-au înlocuit în 1984.
Tiratronii de mare putere sunt încă fabricați și sunt capabili să funcționeze până la zeci de kiloamperi (kA) și zeci de kilovolți (kV). Aplicațiile moderne includ driverele de impulsuri pentru echipamente radar pulsate , lasere cu gaz de mare energie , dispozitive de radioterapie , acceleratoare de particule și în bobine Tesla și dispozitive similare. Tiratronii sunt, de asemenea, utilizați în emițătoarele de televiziune UHF de mare putere , pentru a proteja tuburile de ieșire inductive de scurtcircuitele interne , prin împământarea sursei de alimentare de înaltă tensiune în timpul necesar deschiderii unui întrerupător și a componentelor reactive pentru a-și scurge sarcinile stocate. Acest lucru este denumit în mod obișnuit un circuit de bară .
Tiratronii au fost înlocuiți în majoritatea aplicațiilor cu putere mică și medie prin dispozitive semiconductoare corespunzătoare cunoscute sub numele de tiristoare (uneori numite redresoare controlate de siliciu sau SCR) și triac-uri . Cu toate acestea, serviciul de comutare care necesită tensiuni peste 20 kV și implică durate foarte scurte de rămâne în domeniul tiratronului.
Variațiile ideii de tiratron sunt krytron , sprytron , ignitron și scânteia declanșată , toate folosite și astăzi în aplicații speciale, cum ar fi armele nucleare (krytron) și transmisia de putere AC / DC-AC (ignitron).
Exemplu de tiratron mic
885 este un tub tiratronice mic, folosind argon gaz. Acest dispozitiv a fost utilizat pe scară largă în circuitele de bază de timp ale osciloscoapelor timpurii din anii 1930. A fost folosit într-un circuit numit oscilator de relaxare . În timpul al doilea război mondial , Tiratrone mici similare cu cele 885 au fost utilizate în perechi pentru a construi circuite bistabile , celulele „memorie“ folosite de timpuriu calculatoare și cod de rupere mașini. Tiratronii au fost, de asemenea, utilizați pentru controlul unghiului de fază al surselor de curent alternativ (AC) din încărcătoarele de baterii și variatoarele de lumină , dar acestea aveau, de obicei, o capacitate de manipulare a curentului mai mare decât 885. 885 este o variantă de 2,5 volți, cu 5 pini a 884 / 6Q5.
Note
Referințe
- Stokes, John, 70 de ani de tuburi și valve radio, Vestal Press, NY, 1982, pp. 111-115.
- Thrower, Keith, History of the British Radio Valve to 1940, MMA International, 1982, p. 30, 31, 81.
- Hull, AW, "Supape termionice umplute cu gaz", Trans. AIEE, 47, 1928, pp. 753-763.
- Date pentru tipul 6D4, "Sylvania Engineering Data Service", 1957
- JD Cobine, JR Curry, „Electric Noise Generators”, Proceedings of the IRE, 1947, p. 875
- Manual de laborator radio și electronic, MG Scroggie 1971, ISBN 0-592-05950-2