История ранних ламп

Томасу Эдисону, плодовитому американскому изобретателю, часто приписывают изобретение лампы накаливания. Точнее, можно сказать, что Эдисон был человеком, который усовершенствовал лампу накаливания. Успешному проекту Эдисона 1879 года на самом деле 77 лет предшествовал британский ученый сэр Хамфри Дэви, который впервые продемонстрировал принцип использования электрического тока для нагрева тонкой металлической полосы (называемой «нитью накала») до точки накала (светящийся белый свет). горячий).

Эдисон смог добиться своего успеха, поместив свою нить (сделанную из карбонизированной швейной нити) внутри прозрачной стеклянной колбы, из которой был принудительно удален воздух. В этом вакууме нить накала могла раскалиться до белого каления, не сгорая:

В ходе своих экспериментов (примерно в 1883 году) Эдисон поместил полоску металла внутрь вакуумированной (вакуумной) стеклянной колбы вместе с нитью накала. Между этой металлической полосой и одним из соединений нити накала он прикрепил чувствительный амперметр. Он обнаружил, что электроны проходят через измеритель всякий раз, когда нить накала горячая, но останавливаются, когда нить остывает:

Раскаленная добела нить в лампе Эдисона высвобождала свободные электроны в вакуум лампы, и эти электроны попадали на металлическую полоску, через гальванометр и обратно к нити. Его заинтересовало любопытство, и Эдисон подключил к цепи гальванометра достаточно высоковольтную батарею, чтобы уменьшить ток:

Разумеется, наличие батареи создавало гораздо больший ток от нити накала к металлической полосе. Однако, когда аккумулятор перевернули, ток почти не было!

Фактически, Эдисон наткнулся на диод! К сожалению, он не увидел практического применения в таком устройстве и продолжил дальнейшие усовершенствования конструкции лампы.

Односторонний поток электронов в этом устройстве (известный как эффект Эдисона) оставался диковинкой до тех пор, пока Дж. А. Флеминг не экспериментировал с его использованием в 1895 году. Флеминг продавал свое устройство как «клапан», положив начало совершенно новой области исследований электрических цепей. Ламповые диоды - «клапаны» Флеминга не являются исключением - не способны выдерживать большие токи, поэтому изобретение Флеминга было непрактичным для любого применения в сети переменного тока, только для небольших электрических сигналов.

Затем, в 1906 году, другой изобретатель по имени Ли Де Форест начал экспериментировать с «эффектом Эдисона», пытаясь понять, что еще можно извлечь из этого явления. При этом он сделал поразительное открытие:поместив металлический экран между светящейся нитью накала и металлической полосой (которая к настоящему времени приняла форму пластины для большей площади поверхности), поток электронов, текущий от нити накала к пластине, мог регулироваться приложением небольшого напряжения между металлическим экраном и нитью накала:

Де Форест назвал этот металлический экран между нитью накала и пластиной сеткой. Не только количество напряжения между сеткой и нитью накала, которое управляло током от нити к пластине, но и полярность. Отрицательное напряжение, приложенное к сетке относительно нити накала, будет иметь тенденцию блокировать естественный поток электронов, тогда как положительное напряжение будет иметь тенденцию увеличивать поток. Хотя через сеть проходил некоторый ток, он был очень маленьким; намного меньше, чем ток через пластину.

Возможно, наиболее важным было его открытие, что небольшие значения напряжения сети и тока сети оказывают большое влияние на величину напряжения пластины (по отношению к нити накала) и ток пластины. Добавляя сетку к «клапану» Флеминга, Де Форест сделал клапан регулируемым:теперь он функционировал как усилительное устройство, благодаря которому небольшой электрический сигнал мог управлять большим количеством электричества.

Ближайшим полупроводниковым эквивалентом лампы Audion и всех ее более современных ламповых эквивалентов является n-канальный МОП-транзистор D-типа. Это устройство, управляемое напряжением, с большим коэффициентом усиления по току.

Назвав свое изобретение «Audion», он энергично применил его для развития коммуникационных технологий. В 1912 году он продал права на свою трубку Audion в качестве усилителя телефонного сигнала компании American Telephone and Telegraph Company (AT и T), которая сделала междугородную телефонную связь практичной. В следующем году он продемонстрировал использование трубки Audion для генерации радиочастотных сигналов переменного тока. В 1915 году он совершил выдающийся подвиг, передав голосовые сигналы по радио из Арлингтона, штат Вирджиния, в Париж, а в 1916 году открыл первую радиопередачу новостей. Такие достижения принесли Де Форесту титул «отца радио» в Америке.