Электронные и ионные приборы

Электроника является наукой о приборах, использующих электрические токи в вакууме или в пространстве, заполненном каким-нибудь газом, а также в полупроводниках.

Электронными и ионными приборами называют всевозможные вакуумные радиолампы, газотроны, фотоэлементы, электронно-лучевые трубки, ртутные колбы, а также полупроводниковые выпрямители, усилители и генераторы. Наиболее распространены электронные приборы типа радиоламп. Каждая радиолампа имеет в качестве обязательных частей пустотный баллон, катод и взаимодействующие с ним электроды. В простейшем случае, помимо катода, имеется только один электрод, называемый анодом.

Пространство катод—анод радиолампы пропускает электрический ток, если катод накален, и не пропускает при холодном катоде. Для прохождения тока через вакуум требуется, чтобы анод имел положительный потенциал по отношению к катоду. Ток проходит потому, что из накаленного катода выбрасывается множество электронов, образующих объемный отрицательный заряд в виде окружающего катод электронного облачка. Если на анод подано положительное напряжение, между катодом и анодом образуется электрическое поле, заставляющее часть объемного заряда двигаться к аноду и оседать на нем.

Чем выше напряжение на аноде, тем больше электронов входит в него. Достигшие анода электроны далее движутся по проводам, а из накаленного катода выбрасываются новые множества электронов, пополняющие их убыль в промежутке анод—катод. Таким образом, ток через пустоту может проходить так же, как он проходит через проводники, но при этом необходимо подчеркнуть ряд особенностей: 1) ток может протекать лишь в одном направлении, 2) величина его ограничена количеством вылетающих из катода свободных электронов, 3) на пути летящих от катода к аноду электронов могут быть созданы воздействующие на ток дополнительные электрические или магнитные поля, позволяющие регулировать величину электронного потока и форму пути электронов, 4) сопротивление вакуумного проводника как бы локализовано на поверхности анода.

Подчеркнутые особенности позволяют использовать электронные приборы в качестве выпрямителей, усилителей, как регуляторы и ограничители токов и напряжений и как генераторы пульсирующих и переменных напряжений самых разнообразных частот и формы, а также в качестве балластных сопротивлений.