什么是真空二极管：工作原理及其应用
第一个被称为真空二极管的真空管是由英国科学家“约翰·安布罗斯·弗莱明爵士”于1904年发明的。它也被称为热离子管或弗莱明阀。这个二极管是用真空管制成的。。。
第一个被称为真空二极管的真空管是由英国科学家“约翰·安布罗斯·弗莱明爵士”于1904年发明的。它也被称为热离子管或弗莱明阀。该二极管由真空管制成，真空管内有两个电极，如阳极和阴极。因此，本文讨论了真空二极管以及它与应用程序的配合。
什么是真空二极管？
真空二极管的定义是；允许电流从阴极流到阳极并阻断电流从阳极流到阴极的二极管被称为真空二极管。这种二极管的阴极通常发射自由电子，因此被称为发射极，而阳极收集自由电子，即所谓的集电极。真空二极管符号如下所示。
真空二极管结构
真空管最简单的形式是真空二极管。它包括两个电极——阳极和阴极，其中阴极产生进入真空的自由电子，而阳极从阴极收集自由电子。因此，自由电子将离开阴极进入阳极。这两个电极被封装在一个空的玻璃外壳内。
阳极端子是一个空心圆柱体，用于制造该端子的材料是镍或钼。阴极端子是一个镍圆柱体，上面覆盖着氧化钡和锶。这里，阳极端子被阴极包围。在两个电极之间存在一个空的空间，电流通过该空间流动。
在真空管中，与阴极相比，阳极端子更大，以在温度没有极端升高的情况下散热。通常，散热片与阳极一起布置，以去除阳极处产生的热量。
工作原理
真空二极管的工作原理是热离子发射。一旦灯丝加热，阴极端子就会发射电子，这些电子将被阳极吸引。如果在阳极端子上施加的正电压不够，那么它就无法吸引阴极产生的电子，因为灯丝很热。
这里，阴极端子产生的电子数量主要取决于两个基本因素——施加的热量和功函数。一旦施加更多的热量，那么从阴极发射的自由电子的数量就会更多。以同样的方式，如果施加较少的热量，那么阴极发射的电子量就较少。
功函数可以定义为从金属中去除电子所需的最小能量。通常，包括较少功函数的金属将需要较少的热能来产生自由电子。相反，包括高功函数的金属将需要大量的能量来产生自由电子。
因此，选择一种好的材料将提高电子发射的效率。最常用的热离子发射器包括钨、钍钨和氧化物涂层阴极。
真空二极管电路图
真空二极管的电路图如下所示。该电路在三种情况下工作，如具有正向电压、反向电压和无电压的二极管，下面将对每个电路进行解释。
情况1：正向电压
带正向电压电路的真空二极管如下所示。一旦将热量供应给加热器，加热器就会获得一些热能。因此，这些能量可以传输到阴极端子。一旦阴极端子内的电子流获得足够的能量，它们就会从阴极分裂成键，进入真空。电子在真空中流动需要足够的动能才能到达阳极。
一旦以二极管的阳极端子被提供给正端子而阴极被提供给负端子的方式将电压供应提供给真空二极管，则真空中的自由电子获得足够的动能以到达阳极。这些电子将携带电流，同时从阴极端子传输到阳极。
如果施加到阳极的正电压增加，那么被吸引向阳极端子的自由电子也增加。因此，二极管内的电流通过阳极内的电流增加而增强。
情况2：反向电压
带有反向电压电路的真空二极管如下所示。一旦向真空二极管提供电压，则二极管的阳极端子连接到负端子，而阴极连接到正端子。因此，电子在真空中流动，并获得足够的动能到达阳极。但是，阳极会阻挡试图向其移动的自由电子。
我们知道，如果两个带电粒子彼此靠近，那么它们就会被排斥。因此，在这种情况下，阳极端子带负电荷，阴极产生的自由电子也带负电荷。因此，阳极排斥来自阴极的发射电子。因此，在真空二极管内存在电流流动。
情况3：无电压
没有电压的真空二极管的电路图如下所示。一旦没有电压提供给真空二极管，那么阳极就表现得像中性一样。因此，它既不排斥也不吸引阴极产生的自由电子。因此，从阴极端子产生的自由电子不会吸引或移动到阳极。
因此，在真空二极管内没有电流流动。但是，从阴极端子产生的大量自由电子可以在靠近阴极的一个位置堆积起来，形成自由电子云。这种靠近阴极的自由电子云被称为空间电荷。
真空管与晶体管之间的差异
这个真空管和晶体管之间的区别包括以下内容。
| 真空管 |
晶体管 |
| 真空管是一种电子设备，用于控制真空中的电子流动。 | 晶体管是一种用于传导和隔离电压或电流的半导体器件。 |
| 真空管适用于大功率应用。 | 晶体管适用于需要低电压电源的IC。 |
| 真空管的尺寸很大。 | 晶体管的尺寸很小。 |
| 它的功耗很高，因此热量浪费也很高。 | 它的功耗很低，因此热量的浪费也很低。 |
| 与晶体管相比，它的尺寸很大。 | 它的尺寸太小了。 |
| 真空管很贵。 | 晶体管并不昂贵。 |
| 它不太适用于便携式产品。 | 它只是一个便携式设备。 |
| 它使用高压电源，因此不适用于较小电压的设备。 | 它使用的电源电压较低，因此适用于较小电压的设备。 |
| 它的电压增益较小。 | 它具有高电压增益。 |
| 由于玻璃管的缘故，它的物理强度很低。 | 它的体力很高。 |
| 输入阻抗低。 | 输入阻抗高。 |
| 它对温度的依赖性较小。 | 这取决于温度。 |
| 用户可以很容易地更换这些部件。 | 用户无法轻易更换。 |
真空二极管特性
空间电荷的大小主要取决于在整个空间电荷形成过程中从阴极发射的电子。此外，电子发射主要取决于阴极被加热的温度。因此，如果温度升高，那么空间电荷量也可以增加。因此，化解空间电荷所需的阳极电压也将更多。
真空二极管的特性在不同的温度下是不同的。所以在上图中，我们可以观察到不同阴极温度下的特性。在上述特征中，我们只显示了三个图，其中一个图是T哦C、 >吨哦C和<T哦C
一旦阳极处的电压逐渐增加，那么从阳极端子到阴极的电流就成比例地增加。由于空间电荷限制了来自阴极端子的发射，因此通过降低空间电荷的强度来成比例地增加电流。
在上图中，所示的空间电荷限制区域被称为特征区一旦该区域消失，电子发射将变得稳定&这完全取决于阴极的温度。
在这里，真空二极管内的电流变为饱和。一旦阳极端子上没有电压，那么电路内就没有电流流动，然而实际情况与此不同。
由于速度的统计波动，即使阳极没有电压供应，一些电子流也会到达阳极。因此，通过该事件产生的少量电流称为飞溅电流.
优点和缺点
这个真空二极管的优点包括以下内容。
- 真空二极管的音质更好。
- 这些二极管的特性与温度极其无关。
- 与晶体管电路相比，由于高工作电压和过载容限，二极管的动态范围更宽。
- 这些电路设计简单。
- 器件的电容通过信号电压略有变化。
这个真空二极管的缺点包括以下内容。
- 这些二极管体积庞大，因此不适用于便携式设备，
- 通常，它需要更高的工作电压。
- 它使用更多的电力。
- 与金属晶体管相比，玻璃管是精致的。
- 成本很高。
应用
真空二极管的应用包括以下几个方面。
- 它们被用于无线电、微波炉、电视机、早期计算机、蓝牙、手机、Wi-Fi传输，甚至卫星和雷达通信设备。
- 其他真空管设备包括阴极射线管、X射线管、光电倍增管和磁控管。
因此，这一切都是关于真空二极管及其应用的概述。这种二极管只允许电流从阴极端子流到阳极，但不允许电流从阳极流到阴极。因此，这种单向电流将使二极管起到开关的作用。如果阳极端子相对于阴极为正极（+ve），则二极管起到闭合开关的作用。或者，如果阳极端子相对于阴极为（-Ve），则其表现类似于断开开关。这里有一个问题要问你，真空二极管的别名是什么？