Войти
Первый прототип клапана Флеминга, построенный в октябре 1904 года. 
Ранние коммерческие клапаны Флеминга, используемые в радиоприемниках, 1919 год 
Флеминг схема клапана из патента США 803684. клапан Флеминга, также называемый колебательный клапан Флеминга, представлял собой термоэмиссионный клапан или вакуумную трубку, изобретенный в 1904 г. Английский физик Джон Эмброуз Флеминг в качестве детектора для ранних радиоприемников, используемых в электромагнитной беспроводной телеграфии. Это была первая практическая вакуумная лампа и первый термоэлектронный диод , вакуумная трубка, предназначенная для проведения тока в одном направлении и блокирования тока в противоположном направлении. Позднее термоэлектронный диод широко использовался в качестве выпрямителя - устройства, преобразующего переменный ток (AC) в постоянный ток (DC) - в источники питания широкого диапазона электронных устройств, до тех пор, пока его не начали заменять селеновый выпрямитель в начале 1930-х годов и почти полностью заменили полупроводниковым диодом в 1960-х. Клапан Флеминга был предшественником всех электронных ламп, которые доминировали в электронике в течение 50 лет. IEEE охарактеризовал его как «одно из самых важных достижений в истории электроники», и он включен в Список этапов развития IEEE для электротехники.
Ресивер клапана производства Marconi Co. имеет два клапана Флеминга на случай перегорания одного Клапан состоит из вакуумированной стеклянной колбы с двумя электродами : катодом в виде «нити », петли из углеродной или тонкой вольфрамовой проволоки, аналогичной той, что использовалась в лампах того времени, и анода (пластина ), состоящая из металлической пластины. Хотя в ранних версиях анод представлял собой плоскую металлическую пластину, расположенную рядом с катодом, в более поздних версиях он стал металлическим цилиндром, окружающим катод. В некоторых версиях лампу окружал заземленный медный экран для защиты от воздействия внешних электрических полей.
Во время работы через катодную «нить» протекает отдельный ток, нагревая его так, что некоторые из электронов в металле набирают достаточно энергии, чтобы покинуть свои родительские атомы в вакууме трубки, процесс, называемый термоэлектронной эмиссией. Выпрямляемый переменный ток подается между нитью накала и пластиной. Когда пластина имеет положительное напряжение по отношению к нити накала, электроны притягиваются к ней, и электрический ток течет от нити к пластине. Напротив, когда пластина имеет отрицательное напряжение по отношению к нити накала, электроны не притягиваются к ней и через трубку не течет ток (в отличие от нити накала, пластина не испускает электроны). Поскольку ток может проходить через клапан только в одном направлении, он «выпрямляет » переменный ток в пульсирующий постоянный ток.
Эта простая операция была несколько усложнена наличием остаточного воздуха в клапане, так как вакуумные насосы времен Флеминга не могли создать такой высокий вакуум, какой существует в современных электронных лампах. При высоких напряжениях клапан может стать нестабильным и колебаться, но это происходило при напряжениях, намного превышающих обычно используемые.
Клапан Флеминга был первым практическим применением термоэлектронной эмиссии, обнаруженного в 1873 году Фредериком Гатри. В результате своей работы над лампой накаливания Томас Эдисон сделал собственное открытие этого явления в 1880 году, в результате чего его назвали эффектом Эдисона <61.>. Эдисон получил патент на это устройство как часть электрического индикатора в 1884 году, но не нашел для него практического применения. Профессор Флеминг из Университетского колледжа Лондона консультировал Edison Electric Light Company с 1881 по 1891 год, а затем Marconi Wireless Telegraph Company.
В 1901 году Флеминг разработал передатчик. Гульельмо Маркони в первой передаче радиоволн через Атлантику от Польду, Англия на Новую Шотландию, Канада. Расстояние между двумя точками составляло около 3500 километров (2200 миль). Хотя контакт, о котором было сообщено 12 ноября 1901 года, был широко провозглашен в то время большим научным достижением, есть также некоторый скептицизм по поводу этого утверждения, потому что полученный сигнал, три точки буквы азбуки Морзе "S" был настолько слабым, что примитивному приемнику было трудно отличить его от атмосферного радиошума, вызванного статическими разрядами, что побудило более поздних критиков предположить, что это мог быть случайный шум. Тем не менее, Флемингу было ясно, что надежная трансатлантическая связь с существующим передатчиком требует более чувствительного приемного устройства.
Термоэмиссионные диодные клапаны, заимствованные из клапана Флеминга, с 1930-х (слева) по 1970-е (справа) В приемнике для трансатлантической демонстрации использовался когерер, который имел низкую чувствительность и ухудшила настройку ресивера. Это побудило Флеминга искать детектор, который был бы более чувствительным и надежным, но в то же время лучше подходил бы для использования с настроенными схемами. В 1904 году Флеминг попробовал лампу на эффекте Эдисона для этой цели и обнаружил, что она хорошо работает для выпрямления высокочастотных колебаний и, таким образом, позволяет обнаруживать выпрямленные сигналы с помощью гальванометра. 16 ноября 1904 года он подал заявку на патент США на то, что он назвал колебательным клапаном. Этот патент был впоследствии выдан под номером 803 684 и сразу же нашел применение при обнаружении сообщений, отправляемых кодом Морзе. Клапан Fleming использовался компанией Marconi в своих судовых приемниках примерно до 1916 года, когда его заменили на триод.
Клапан Fleming оказался началом технологической революции. Прочитав статью Флеминга 1905 года о его колебательном клапане, американский инженер Ли де Форест в 1906 году создал трехэлементную вакуумную лампу Audion, добавив проволочную сетку <61.>между катодом и анодом. Это было первое электронное усилительное устройство, позволяющее создавать усилители и генераторы непрерывного излучения . Де Форест быстро усовершенствовал свое устройство в триод, который на 50 лет стал основой для дальней телефонной связи и радиосвязи, радаров и первых цифровых компьютеров., до появления транзистора в 1960-х годах. Флеминг подал в суд на Де Фореста за нарушение патентов на клапаны, что привело к десятилетиям дорогостоящих и разрушительных судебных разбирательств, которые не были урегулированы до 1943 года, когда Верховный суд США признал патент Флеминга недействительным.
Позже, когда электронное ламповое оборудование начало получать питание от электросети от трансформаторов вместо батарей, клапан Флеминга был преобразован в выпрямитель для изготовления пластины постоянного тока. (анодное) напряжение, необходимое для других электронных ламп. Примерно в 1914 году Ирвинг Ленгмюр из General Electric разработал высоковольтную версию, названную Kenotron, которая использовалась для питания рентгеновских трубок. В качестве выпрямителя трубка использовалась для приложений высокого напряжения, но ее высокое внутреннее сопротивление делало ее неэффективной в приложениях с низким напряжением и высоким током. До тех пор, пока в 1970-х годах электронное оборудование не было заменено транзисторами, в радиоприемниках и телевизорах обычно использовалась одна или несколько диодных ламп.
