В век интегральных микросхем и смартфонов, чипов и суперкомпьютеров, казалось бы смешно уже размышлять об электровакуумных приборах, таких как электронные радиолампы. Всюду заменили их транзисторы, и место им давно в музее. Конечно, доля истины в этих утверждениях есть, нынче лампы действительно не так широко применяются как раньше, тем не менее по сей день остаются области, в которых они незаменимы и очень востребованы.
Действительно, принцип действия кенотрона, триода и прочих электровакуумных приборов не так уж и сложен. Между электродами внутри вакуумированного корпуса инициируется поток электронов. Интенсивностью и направлением этого потока электронов можно управлять при помощи электрического или магнитного поля.
Электрический ток в вакууме поражает своими свойствами: лампа может генерировать колебания в широчайшем частотном диапазоне, начиная от звука, заканчивая радиоволнами сверхвысоких частот. Она может усиливать колебания, абсолютно не внося искажений в усиливаемый сигнал, тогда как полупроводниковый аналог не может похвастаться подобными способностями.
Первым, кто столкнулся с явлением электрического тока в вакууме был Томас Алва Эдисон. В 1883 году он обнаружил данный эффект, однако не нашел ему никакого практического применения.
Первый вакуумный диод появился лишь в 1905 году, его изобрел англичанин Джон Флеминг. Лампа предназначалась для получения постоянного тока из переменного, ее устройство было очень простым: вакуумная стеклянная колба, а внутри нее два электрода — катод и анод.
Подогреваемый катод испускал электроны, которые двигались через вакуум к положительно заряженному аноду, но не обратно — вот и принцип действия выпрямителя.
Спустя год Ли де Фрост добавил внутрь к диоду еще один электрод, разместив его между катодом и анодом — так получился триод. Третий электрод назвали сеткой, он был изготовлен из сети тонких проволок. Сетка служила для управления потоком электронов. Позже добавили еще больше электродов, с ними характеристики и возможности ламп улучшались.
Начиная с 1920-х и по 1940-е было разработано еще несколько типов электровакуумных приборов, работавших по принципу управления движением потока электронов в вакууме. Но это уже были далеко не те лампы, что появились в самом начале.
Магнетрон, пролетный и отражательный клистрон, лампы бегущей и обратной волны и т. д. - они уже не имели стеклянных колб, да и принципы их работы лишь отдаленно напоминали триоды, хотя вообще-то все они - родственники.
Три десятилетия назад электронные лампы во всю применялись в радиоприемниках и телевизорах, в 1950-е на лампах с реле только и работали первые компьютеры. Но с каждым годом лампы стали применять все реже, особенно к сегодняшнему дню. Тем не менее некоторые отрасли по сей день неизбежно используют лампы, так как только они способны предоставить столь высокие характеристики, что ни один полупроводниковый аналог не обеспечит.
Чего стоит один только высококачественный звук аппаратуры класса Hi-End, где все строится принципиально только на радиолампах. Многие зарубежные производители усилителей используют некоторые типы ламп исключительно производства России. Но это если говорить об акустических системах.
Магнетроны всюду используются в микроволновых печах, где они генерируют мощные радиоволны сверхвысоких частот, также они работают в мощных радиоприемниках и передатчиках, в некоторых случаях полезны клистроны, лампы бегущей и обратной волны, а также прочие электровакуумные приборы.
Электровакуумные приборы находят незаменимое применение в спутниковых передатчиках, в самолетах, на кораблях и в центрах связи на Земле. Только электровакуумные приборы способны обеспечить сверхвысокие частоты с высокой стабильностью и огромными мощностями, транзисторы этого не умеют. Так что электровакуумные приборы рано сбрасывать со щитов, они по прежнему служат в технике, радиолокации, только благодаря им реальна радиосвязь на очень коротких волнах, способная обеспечить передачу данных между спутниками в космосе.
Андрей Повный
