삼극관

De Forest의 Audion 튜브는 필라멘트, 그리드 및 플레이트의 세 가지 요소를 가지고 있기 때문에 3극관으로 알려지게 되었습니다. 나중에 다이오드 튜브 기술의 발전으로 전자 방출기가 개선되었습니다. 필라멘트를 방출 요소로 직접 사용하는 대신 음극이라고 하는 또 다른 금속 스트립이 필라멘트에 의해 가열될 수 있습니다.

이 개선은 백열 필라멘트가 전자 방사체로 사용하는 원치 않는 효과를 피하기 위해 필요했습니다. 첫째, 필라멘트는 전류가 필라멘트 재료의 저항을 극복하고 열 에너지를 발산함에 따라 길이를 따라 전압 강하를 경험합니다. 이것은 필라멘트 와이어의 길이를 따라 다른 지점과 튜브의 다른 요소 사이의 전압 전위가 일정하지 않음을 의미했습니다. 이와 유사한 이유로 필라멘트 와이어를 가열하기 위한 전원으로 사용되는 교류는 나머지 튜브 회로에 원치 않는 AC "노이즈"를 도입하는 경향이 있습니다. 더욱이, 가는 필라멘트의 표면적은 기껏해야 제한되었고, 전자 방출 소자의 제한된 표면적은 튜브의 전류 전달 용량에 상응하는 제한을 가하는 경향이 있습니다.

음극은 필라멘트의 꼬인 와이어 위에 꼭 맞는 얇은 금속 실린더였습니다. 음극 실린더는 필라멘트 와이어가 필요로 하는 가열 전류를 실제로 운반하는 바람직하지 않은 부작용 없이 전자를 자유롭게 방출하기에 충분히 필라멘트 와이어에 의해 가열될 것입니다. 간접 가열된 음극이 있는 3극관의 튜브 기호는 다음과 같습니다.

필라멘트는 몇 가지 유형의 진공관을 제외한 모든 유형에 필요하기 때문에 단순성을 위해 기호에서 종종 생략되거나 도면에 포함될 수 있지만 전원 연결이 그려지지 않습니다.

증폭기로서의 기본 작동을 설명하기 위해 간단한 3극관 회로가 표시됩니다.

그리드와 음극 사이에 연결된 저전압 AC 신호는 음극과 플레이트 사이의 전자 흐름을 교대로 억제한 다음 향상시킵니다. 이로 인해 회로 출력(판과 음극 사이)의 전압이 변경됩니다. 튜브 그리드의 AC 전압 및 전류 크기는 일반적으로 플레이트 회로의 전압 및 전류 변동에 비해 매우 작습니다. 따라서 3극관은 들어오는 AC 신호의 증폭기로 기능합니다(오른쪽에 있는 큰 DC 소스에서 공급되는 고전압, 고전류 DC 전원을 취하여 튜브의 제어된 전도도를 통해 "스로틀링").

3극관에서 음극에서 플레이트로 흐르는 전류의 양("제어된" 전류는 그리드-캐소드 전압(제어 신호) 및 플레이트-캐소드 전압(전자를 밀어내는 데 사용할 수 있는 기전력)의 함수입니다. (진공을 통해) 불행히도 이러한 독립 변수 중 어느 것도 장치를 통과하는 전류의 양에 순수하게 선형적인 영향을 미치지 않습니다(종종 단순히 "판 전류"라고 함). , 적용된 전압에 비례합니다.

이 특정 증폭기 회로에서 플레이트 전류가 튜브에 의해 스로틀링됨에 따라 플레이트 전압(음극에 대한)이 그리드 전압(음극에 대해서도)과 함께 변하기 때문에 비선형성이 복합됩니다. 결과는 입력 전압의 파형과 정확히 유사하지 않은 출력 전압 파형이 됩니다. 즉, 3극관의 기이함과 이 특정 회로의 역학이 파형을 왜곡합니다. 우리가 이것을 어떻게 설명했는지에 대해 정말로 복잡해지고 싶다면 입력 파형을 정확하게 재생하지 못하여 튜브가 고조파를 도입한다고 말할 수 있습니다.

3극관 동작의 또 다른 문제는 표유 커패시턴스의 문제입니다. 절연 매체로 분리된 두 개의 전도성 표면이 있을 때마다 커패시터가 형성된다는 것을 기억하십시오. 두 전도성 표면 사이의 모든 전압은 해당 절연 영역 내에서 전기장을 생성하여 잠재적으로 에너지를 저장하고 회로에 리액턴스를 도입합니다. 그리드와 플레이트 사이에서 가장 문제가 되는 3극관의 경우가 그렇습니다. 마치 튜브의 한 쌍의 요소 사이에 작은 커패시터가 연결된 것과 같습니다.

이제 이 표유 커패시턴스는 매우 작고 반응성 임피던스는 일반적으로 높습니다. . 일반적으로 무선 주파수를 다루지 않는 한 말입니다. De Forest의 Audion 진공관에서 보았듯이 라디오는 아마도 이 새로운 기술의 주요 응용 프로그램이었을 것이므로 이러한 "작은" 정전 용량은 잠재적인 문제 이상의 것이 되었습니다. 3극관의 한계를 극복하기 위해서는 튜브 기술의 또 다른 개선이 필요했습니다.