Thyratron - Thyratron

Giant GE hydrogen thyratron, der bruges i pulserende radarer , ved siden af ​​miniature 2D21 thyratron, der bruges til at udløse relæer i jukebokse . Reference 2D21 -rør er 2,125 tommer højt (5,3975 cm).

En thyratron er en type gasfyldt rør, der bruges som en høj effekt elektrisk switch og styret ensretter . Thyratroner kan håndtere meget større strømme end lignende hårde vakuumrør. Elektronmultiplikation sker, når gassen bliver ioniseret, hvilket producerer et fænomen, der kaldes Townsend -udledning . Gasser, der anvendes, omfatter kviksølvdamp , xenon , neon og (i særlige højspændingsapplikationer eller applikationer, der kræver meget korte koblingstider) hydrogen . I modsætning til et vakuumrør (ventil) kan en thyratron ikke bruges til at forstærke signaler lineært.

I 1920'erne blev thyratroner afledt af tidlige vakuumrør såsom UV-200, som indeholdt en lille mængde argongas for at øge dens følsomhed som radiosignaldetektor , og det tyske LRS-relærør, som også indeholdt argongas. Gas ensrettere , der gik forud vakuumrør, såsom argon fyldt General Electric " Tungar pære ", og Cooper-Hewitt kviksølv-pulje ensretter , også en indflydelse. Irving Langmuir og GS Meikle fra GE nævnes normalt som de første efterforskere, der undersøgte kontrolleret rektificering i gasrør, omkring 1914. De første kommercielle thyratroner dukkede op omkring 1928.

Udtrykket " thyristor " stammer fra en kombination af "thyratron" og " transistor ". Siden 1960'erne har thyristorer erstattet thyratrons i de fleste applikationer med lav og mellemstor effekt.

Beskrivelse

Thyratron -symboler
Mest anvendte symboler i USA og Europa for en thyratron (variationer er normalt relateret til repræsentationen af ​​filamentet og katoden)

Thyratroner ligner vakuumrør både i udseende og konstruktion, men adskiller sig i adfærd og driftsprincip. I et vakuumrør domineres ledning af frie elektroner, fordi afstanden mellem anode og katode er lille sammenlignet med elektronernes gennemsnitlige frie vej . En thyratron er derimod forsætligt fyldt med gas, så afstanden mellem anode og katode er sammenlignelig med elektronernes gennemsnitlige frie vej. Dette bevirker, at ledning i en thyratron domineres af plasmakonduktivitet . På grund af plasmaets høje ledningsevne er en thyratron i stand til at skifte højere strøm end vakuumrør, der er begrænset af rumladning . Et vakuumrør har den fordel, at ledningsevnen kan moduleres når som helst, hvorimod en thyratron bliver fyldt med plasma og fortsætter med at lede, så længe der er en spænding mellem anoden og katoden. En pseudospark -switch fungerer i et lignende regime af Paschen -kurven som en thyratron og kaldes undertiden en kold katode -thyratron.

En thyratron består af en varm katode , en anode og et eller flere kontrolgitre mellem anoden og katoden i et lufttæt glas eller keramisk kuvert, der er fyldt med gas. Gassen er typisk hydrogen eller deuterium ved et tryk på 300 til 500 m Torr (40 til 70  Pa ). Kommercielle thyratroner indeholder også et titaniumhydridreservoir og en reservoirvarmer, der tilsammen opretholder gastryk over lange perioder uanset gastab.

Ledningsevne for en thyratron forbliver lav, så længe kontrolgitteret er negativt i forhold til katoden, fordi nettet afviser elektroner, der udsendes af katoden. Rumladningsbegrænset elektronstrøm strømmer fra katoden gennem kontrolgitteret mod anoden, hvis nettet gøres positivt i forhold til katoden. Tilstrækkelig høj pladsladningsbegrænset strøm starter Townsend -afladning mellem anode og katode. Det resulterende plasma giver høj ledningsevne mellem anode og katode og er ikke begrænset af rumladning. Ledningsevnen forbliver høj, indtil strømmen mellem anode og katode falder til en lille værdi i tilstrækkelig lang tid, til at gassen ophører med at blive ioniseret . Dette opsving proces tager 25 til 75 μ s og begrænsninger thyratron repetitionshastigheder til et par k Hz .

Ansøgninger

Sjældne Z806W relæ rør anvendes i elevatorer

Energibesparende thyratroner ( relæ rør og udløser rør ) blev fremstillet til styring af glødelamper, elektromekaniske relæer eller solenoider til tovejskommunikation tællere, at udføre forskellige funktioner i Dekatron regnemaskiner, for spænding tærskeldetektorerne i RC timere osv Glow thyratroner blev optimeret for høj gasudladning lysudbytte eller endda phosphoriseret og bruges som selvvisende skiftregistre i storformat, gennemsøgningstekst dot-matrix displays .

En anden anvendelse af thyratron var i afslapningsoscillatorer . Da pladens tændspænding er meget højere end slukningsspændingen, viser røret hysterese, og med en kondensator på tværs kan den fungere som en savtandoscillator. Spændingen på nettet styrer nedbrydningsspændingen og dermed oscillationsperioden. Thyratron -afslapningsoscillatorer blev brugt i effektomformere og oscilloskopfeje kredsløb.

En miniaturetyratron, trioden 6D4, fandt en yderligere anvendelse som en kraftig støjkilde , når den blev betjent som en diode (gitter bundet til katode) i et tværgående magnetfelt. Tilstrækkeligt filtreret til "fladhed" (" hvid støj ") i et interessebånd, blev sådan støj brugt til test af radiomodtagere, servosystemer og lejlighedsvis i analog computing som en tilfældig værdikilde .

Miniaturen RK61/2 thyratron, der blev markedsført i 1938, var specielt designet til at fungere som en vakuumtriode under dens antændelsesspænding, så den kunne forstærke analoge signaler som en selvslukkende superregenerativ detektor i radiostyringsmodtagere , og var den store tekniske udvikling, der førte til krigsudviklingen af ​​radiostyrede våben og den parallelle udvikling af radiostyret modellering som en hobby.

Wynn-Williams skala-af-to tæller ved hjælp af thyratrons (med tilladelse fra Cavendish Laboratory , University of Cambridge , UK.)

Nogle tidlige tv -apparater, især britiske modeller, brugte thyratroner til lodrette (ramme) og vandrette (linje) oscillatorer.

Mellemkrævende thyratroner fandt applikationer i maskinstyrede motorstyringer, hvor thyratroner, der fungerer som fasestyrede ensrettere, bruges i værktøjets ankerregulator (nul til "basishastighed", "konstant drejningsmoment" -tilstand) og i værktøjets feltregulator ( "basishastighed" til cirka to gange "basishastighed", "konstant hestekræfter" -tilstand). Eksempler inkluderer Monarch Machine Tool 10EE drejebænk, der brugte thyratrons fra 1949, indtil solid-state-enheder erstattede dem i 1984.

Thyratroner med høj effekt fremstilles stadig og er i stand til at operere op til titalls kiloampere (kA) og snesevis af kilovolt (kV). Moderne anvendelser omfatter puls drivere til pulseret radar udstyr, højenergi gaslasere , strålebehandling indretninger, partikelacceleratorer og i tesla og lignende anordninger. Thyratroner bruges også i høj effekt UHF tv -sendere , for at beskytte induktive udgangsrørene fra interne shorts , ved at jorde den indkommende høj spænding i den tid det tager for en afbryder til åbne og reaktive komponenter at dræne deres lagrede ladninger. Dette kaldes almindeligvis et kofotkredsløb .

Thyratroner er blevet erstattet i de fleste applikationer med lav og mellemstor effekt af tilsvarende halvlederanordninger kendt som thyristorer (undertiden kaldet siliciumstyrede ensrettere eller SCR'er) og triacs . Skiftetjeneste, der kræver spændinger over 20 kV og involverer meget korte stigninger, forbliver imidlertid inden for thyratrons domæne.

Variationer af thyratron idé er den krytron , den sprytron , den ignitron , og det udløste gnistgabet , alle stadig bruges i dag i specielle applikationer, såsom atomvåben (krytron) og AC / DC-AC transmission (ignitron).

Eksempel på en lille thyratron

RCA mærke 885 Triode Thyratron

Den 885 er en lille thyratron rør, under anvendelse af argon gas. Denne enhed blev brugt i vid udstrækning i tidbase kredsløb af tidlige oscilloskoper i 1930'erne. Det blev anvendt i et kredsløb kaldet en afslapningsoscillator . Under Anden Verdenskrig blev små tyratroner, der lignede 885, parvis brugt til at konstruere bistabler , "hukommelsescellerne", der blev brugt af tidlige computere og kodebrydende maskiner. Thyratroner blev også brugt til fasevinkelkontrol af vekselstrøm (AC) strømkilder i batteriopladere og lysdæmpere , men disse havde normalt en større strømstyringskapacitet end 885. 885 er en 2,5 volt, 5-benet variant af 884/6Q5.

Noter

Referencer

  • Stokes, John, 70 Years of Radio Tubes and Valves, Vestal Press, NY, 1982, s. 111–115.
  • Thrower, Keith, History of the British Radio Valve til 1940, MMA International, 1982, s. 30, 31, 81.
  • Skrog, AW, "Gasfyldte termionventiler", Trans. AIEE, 47, 1928, s. 753–763.
  • Data for 6D4 -typen, "Sylvania Engineering Data Service", 1957
  • JD Cobine, JR Curry, "Elektriske støjgeneratorer", Proceedings of the IRE, 1947, s. 875
  • Radio og elektronisk laboratoriehåndbog, MG Scroggie 1971, ISBN  0-592-05950-2

eksterne links