Thyratron - Thyratron

Óriás GE hidrogénatom thyratron, használt pulzáló radarok , mellette miniatűr 2D21 thyratron indítására felhasználható relék a zenegépek . A 2D21 referenciacső 2,125 hüvelyk magas (5,3975 cm).

A thyratron egy gázzal töltött cső típusa, amelyet nagy teljesítményű elektromos kapcsolóként és irányított egyenirányítóként használnak . A tiratronok sokkal nagyobb áramokat képesek kezelni, mint a hasonló kemény vákuumcsövek. Az elektronok sokszorozódása akkor következik be, amikor a gáz ionizálódik, és Townsend kisülésként ismert jelenséget eredményez . A felhasznált gázok közé tartozik a higanygőz , a xenon , a neon és (speciális nagyfeszültségű alkalmazásokban vagy nagyon rövid kapcsolási időt igénylő alkalmazásokban) a hidrogén . A vákuumcsővel (szeleppel) ellentétben a thyratron nem használható a jelek lineáris erősítésére .

Az 1920-as években, tiratron származott korai vákuumcsövek, mint például az UV-200, amely tartalmaz kis mennyiségű argon gáz növelje érzékenységét , mint egy rádió jelet érzékelő, és a német LRS relé cső, amely szintén tartalmazott argon gáz. A gáz egyenirányítók , amelyek a vákuumcsöveket megelőzték, mint például az argonnal töltött General Electric " Tungar izzó " és a Cooper-Hewitt higanymedence egyenirányító , szintén hatással voltak. Irving Langmuirt és a GS Meikle -t a GE -ről szokták említeni, mint első kutatókat, akik 1914 körül tanulmányozták a gázcsövekben végzett ellenőrzött egyenirányítást. Az első kereskedelmi tirratronok 1928 körül jelentek meg.

A " tirisztor " kifejezés a "thyratron" és a " tranzisztor " kombinációjából származik . Az 1960-as évek óta a tirisztorok a legtöbb kis- és közepes teljesítményű alkalmazásban felváltották a tirratronokat.

Leírás

Thyratron szimbólumok
Az Egyesült Államokban és Európában a tyratron leggyakrabban használt szimbólumai (a variációk általában az izzószál és a katód ábrázolásához kapcsolódnak)

A Thyratronok mind megjelenésükben, mind felépítésükben hasonlítanak a vákuumcsövekre, de viselkedésükben és működési elvükben különböznek. A vákuumcsőben a vezetést a szabad elektronok uralják, mivel az anód és a katód közötti távolság kicsi az elektronok átlagos szabad útjához képest . A thyratron ezzel szemben szándékosan van feltöltve gázzal, így az anód és a katód közötti távolság összehasonlítható az elektronok átlagos szabad útjával. Ez azt eredményezi, hogy a tirratron vezetését a plazma vezetőképessége uralja . A plazma nagy vezetőképessége miatt a thyratron nagyobb áramot képes kapcsolni, mint a vákuumcsövek, amelyeket a térbeli töltés korlátoz . A vákuumcső előnye, hogy a vezetőképesség bármikor módosítható, míg a thyratron plazmával telik meg, és addig vezet, amíg feszültség van az anód és a katód között. Egy pszeudospark kapcsoló a Paschen -görbe hasonló rendszerében működik, mint a thyratron, és néha hideg katódos tirratronnak nevezik .

A thyratron forró katódból , anódból és egy vagy több vezérlőrácsból áll, amelyek az anód és a katód között vannak, légmentesen záródó üvegből vagy kerámiából készült borítékban. A gáz jellemzően hidrogén vagy deutérium 300-500 m Torr (40-70  Pa ) nyomáson . A kereskedelmi forgalomban kapható thyratronok titán -hidrid tartályt és tartálymelegítőt is tartalmaznak, amelyek együttesen hosszú ideig tartják fenn a gáznyomást, függetlenül a gázveszteségtől.

A thyratron vezetőképessége alacsony marad mindaddig, amíg a vezérlőrács negatív a katódhoz képest, mert a rács taszítja a katód által kibocsátott elektronokat. A térbeli töltéskorlátozott elektronáram a katódból a vezérlőrácson keresztül az anód felé áramlik, ha a rács pozitív a katódhoz képest. A kellően magas térfogatú korlátozott áram elindítja a Townsend kisülést az anód és a katód között. A kapott plazma nagy vezetőképességet biztosít az anód és a katód között, és nem korlátozza a térbeli töltés. A vezetőképesség magas marad mindaddig, amíg az anód és a katód közötti áram kellően alacsonyra nem csökken, amíg a gáz nem ionizálódik . Ez a helyreállítási folyamat 25-75 μ s és korlátok thyratron ismétlési néhány k Hz .

Alkalmazások

Ritka Z806W relé cső használt felvonók

Alacsony fogyasztású tiratron ( relé csövek és ravaszt csövek ) gyártottak szabályozására izzólámpák, elektromechanikus relék vagy mágnesszelepek, kétirányú számláló, hogy különböző funkciókat hajtson végre Dekatron számológépek, feszültség küszöb érzékelők RC időzítő, stb Glow tiratron optimalizálva nagy gázkisülésű fénykibocsátás vagy akár foszforizált, és önállóan megjelenő váltóregiszterekként használják nagy formátumú, csúszó szövegű pontmátrixos kijelzőkben .

A thyratron másik felhasználása relaxációs oszcillátorokban történt . Mivel a lemez bekapcsolási feszültsége sokkal magasabb, mint a kikapcsolási feszültség, a cső hiszterézist mutat , és a rajta lévő kondenzátorral fűrészfogú oszcillátorként működhet. A rács feszültsége szabályozza a meghibásodási feszültséget és ezáltal az oszcillációs periódust. Thyratron relaxációs oszcillátorokat használtak teljesítményátalakítókban és oszcilloszkóp söprési áramkörökben.

Egy miniatűr thyratron, a 6D4 trióda további felhasználást talált erős zajforrásként , amikor diódaként (katódhoz kötött rácsként) működtetett egy keresztirányú mágneses térben. Megfelelően szűrt a "laposság" (" fehér zaj ") szempontjából egy érdekes sávban, ezt a zajt rádióvevők, szervórendszerek tesztelésére és esetenként analóg számítástechnikában használták véletlenszerű forrásként .

Az 1938-ban forgalmazott miniatűr RK61/2 thyratron kifejezetten a gyújtási feszültsége alatti vákuum -triódaként működött , lehetővé téve az analóg jelek felerősítését önállóan csillapodó szuperregeneráló detektorként a rádióvezérlő vevőkészülékekben, és ez volt a fő műszaki fejlesztés, amely a rádióvezérelt fegyverek háborús fejlesztése és a rádióvezérelt modellezés párhuzamos fejlesztése hobbiként.

Wynn-Williams kettes skálája , tirratronok felhasználásával (a Cavendish Laboratory , Cambridge-i Egyetem , Egyesült Királyság engedélyével)

Egyes korai televíziókészülékek, különösen a brit modellek, tirátronokat használtak függőleges (keret) és vízszintes (vonal) oszcillátorokhoz.

A közepes teljesítményű thyratronok a szerszámgépmotor-vezérlőkben találhatók, ahol a fázisvezérelt egyenirányítóként működő thyratronokat a szerszám armatúra-szabályozójában (nullától "alapsebességig", "állandó nyomaték" üzemmódban) és a szerszám terepi szabályozójában ( "alapsebesség" körülbelül kétszeresére "alapsebesség", "állandó lóerő" mód). Ilyen például a Monarch Machine Tool 10EE eszterga, amely 1949-től tirátronokat használt egészen 1984-ig a szilárdtest-eszközökig.

A nagy teljesítményű thyratronokat továbbra is gyártják, és akár több tíz kilométer (kA) és tíz kilovolt (kV) működésére is képesek . A modern alkalmazások közé tartoznak az impulzusvezérlők impulzusos radarberendezésekhez , nagy energiájú gázlézerekhez , sugárterápiás eszközökhöz, részecskegyorsítókhoz, valamint a Tesla tekercsekhez és hasonló eszközökhöz. A thyratronokat nagy teljesítményű UHF televíziós adókban is használják , hogy megvédjék az induktív kimeneti csöveket a belső rövidzárlatoktól , azáltal, hogy földelik a bejövő nagyfeszültségű tápegységet, amíg a megszakító kinyitja, és a reaktív alkatrészek lemerítik a tárolt töltéseket. Ezt általában feszítővas körnek nevezik .

A legtöbb kis- és közepes teljesítményű alkalmazásnál a tirratronokat felváltották a megfelelő félvezető eszközök, amelyeket tirisztoroknak (néha szilíciumvezérelt egyenirányítóknak vagy SCR-eknek) neveznek , és triacsokat . Mindazonáltal a 20 kV feletti feszültséget igénylő és nagyon rövid üzemidőt igénylő kapcsolási szolgáltatás továbbra is a thyratron hatáskörébe tartozik.

Variációk a thyratron ötlet a krytron a sprytron a ignitron , és a kiváltott szikraköz , mind a mai napig használnak a speciális alkalmazásokhoz, mint például a nukleáris fegyverek (krytron) és az AC / DC-AC erőátviteli (ignitron).

Példa egy kis thyratronra

RCA márka 885 Triode Thyratron

A 885 egy kicsi thyratron cső, argon gázzal. Ezt az eszközt széles körben használták a korai oszcilloszkópok időalapú áramköreiben az 1930 -as években. Ezt egy relaxációs oszcillátornak nevezett áramkörben alkalmazták . A második világháború alatt a 885 -öshöz hasonló kis tirratronokat használtak fel párban bistabilok , a korai számítógépek és kódtörő gépek által használt "memória" cellák építéséhez . A thyratronokat a váltakozó áramú (AC) áramforrások fázisszög- szabályozására is használták az akkumulátortöltőkben és a fényerő-szabályozókban , de ezek általában nagyobb áramkezelési kapacitással rendelkeztek, mint a 885. A 885 egy 2,5 voltos, 5 tűs változat a 884/6Q5.

Megjegyzések

Hivatkozások

  • Stokes, John, 70 Years of Radio Tubes and Valves, Vestal Press, NY, 1982, 111–115.
  • Dobó, Keith, A British Radio Valve története 1940 -ig, MMA International, 1982, p. 30, 31, 81.
  • Hull, AW, "Gáztöltésű termikus szelepek", Trans. AIEE, 47, 1928, 753–763.
  • A 6D4 típusú adatok, "Sylvania Engineering Data Service", 1957
  • JD Cobine, JR Curry, "Elektromos zajgenerátorok", Proceedings of the IRE, 1947, p. 875
  • Rádió- és elektronikus laboratóriumi kézikönyv, MG Scroggie 1971, ISBN  0-592-05950-2

Külső linkek