В последнее время создано много новых типов сверхвысокочастотных генераторных и усилительных ламп. Во всех этих лампах используются те же самые методы управления электронным потоком, что и в клистронах, магнетронах и лампах бегущей волны.
В послевоенные годы у радиолампы появился сильный соперник — полупроводниковые (кристаллические) приборы. Они успешно вытесняют радиолампу даже из таких, казалось бы, прочно завоеванных ею областей применения, как радиоприемники и телевизоры.
Первые кристаллические приборы — кристаллические детекторы — появились в начале 20-х годов. Во время второй мировой войны они широко применялись в приемниках радиолокационных станций для детектирования и выпрямления сигналов. С тех пор сфера применения кристаллических электронных устройств непрерывно расширяется.
Для изготовления таких приборов используют химические материалы, электрические свойства которых ставят эти материалы в промежуточное положение между проводниками и изоляторами. Эти вещества называют полупроводниками (см. ст. «Полупроводники»). Применяя их, удалось создать полупроводниковые триоды (транзисторы), в которых, как и в электронной лампе, можно управлять электронным потоком. Используя транзисторы, научились генерировать, усиливать и преобразовывать высокочастотные сигналы.
По сравнению с электронной лампой транзисторы обладают рядом преимуществ. У них очень небольшие размеры. Им не нужен дополнительный источник тока для нагрева нити; поэтому они практически не нагреваются. Транзистор потребляет значительно меньше энергии. Он более надежен в работе, меньше боится ударов, тряски, воздействия влаги. Срок службы полупроводниковых приборов исчисляется десятками тысяч часов, тогда как обычные вакуумные усилительные лампы могут работать не более 3 тыс. часов.
Эти свойства полупроводниковых приборов оказались особенно ценными в тех электронных устройствах, для которых важны небольшие размеры, экономичность и высокая надежность: в электронно-счетных машинах, в оборудовании космических ракет и спутников Земли, в разнообразном военном радиооборудовании.
Устройства на полупроводниках поражают своими малыми размерами. Электронно-счетные аппараты, которые раньше занимали целые залы, уменьшились до габаритов шкафа. Сложный радиолокатор, едва размещавшийся на линкоре, теперь может быть установлен на самолете. Радиоприемник, работающий на транзисторах, можно скомпоновать в обычном портсигаре.
Но и это далеко не предел. Уже появились в продаже советские самые маленькие в мире, меньше спичечной коробки, приемники на микропленках.
Детали подобных радиосхем, в том числе и транзисторы, наносятся фотохимическим способом на фарфоровое основание или в вакууме напылением. Схемы из микродеталей самых различных конструкций все шире применяются на практике. Как говорят радиоинженеры, идет процесс микроминиатюризации радиоаппаратуры.
Вершина этого процесса — так называемая твердая схема; все ее элементы — сопротивления, конденсаторы, транзисторы, диоды и т. п.— формируются специальной обработкой в одном полупроводниковом кристалле. Такая схема действительно «твердая»: кусок вещества представляет собой усилитель или приемник электрических сигналов!
Но, как ни велики преимущества полупроводниковой техники, в ряде случаев электронные лампы по-прежнему незаменимы, например для усилителей в генераторах большой мощности. Одним словом, полупроводниковые и электровакуумные приборы, несмотря на конкуренцию, не только сосуществуют, но и хорошо дополняют друг друга.
Современная радиотехника использует сотни различных типов электровакуумных, газонаполненных и полупроводниковых приборов. Среди них, кроме обычных радиоламп и транзисторов, электронные стабилизаторы напряжений, газоразрядные лампы, электронные коммутаторы-переключатели, фотоэлементы, фотоумножители, электронно-оптические преобразователи и, наконец, электроннолучевые трубки.
Электроннолучевые трубки (рис. 22) — это чудесные приборы, которые помогают наблюдать электрические процессы. Они позволили создать современное телевидение, без них немыслима радиолокация, они широко применя-
237
Рис. 22. Электроннолучевая трубка.
ются в разнообразнейших приборах — от простейших лабораторных осциллографов до «блоков памяти» в современных электронно-вычислительных машинах,
Электронная трубка — это прибор, в котором электронный луч «рисует» световые изображения на специальном экране, обладающем способностью светиться в том месте, куда попадает поток электронов. Она имеет вид большого, обычно стеклянного (иногда металлического) конуса с почти плоским стеклянным дном. Диаметр дна может превышать 50 см. От вершины конуса отходит цилиндрическая трубка, горловина которой заканчивается обычным радиоламповым цоколем. Трубка герметически запаяна, воздух из нее выкачан.
В горловине трубки расположен катод, из которого, как и в любой радиолампе, вылетают электроны. Форма катода и другие конструктивные особенности трубки позволяют направлять практически все электроны в сторону экрана. Чтобы электроны могли «рисовать», их нужно собрать в тонкий острый луч. Эту операцию проделывают электронные линзы, которые так сжимают луч, что его диаметр у экрана не превышает долей миллиметра.
Перед фокусировкой, сразу же после вылета из катода, электроны пролетают через кольцевой управляющий электрод (своего
рода радиоламповую сетку). От напряжения на нем зависит яркость светящейся точки на экране в том месте, куда попадает луч. Чем выше отрицательное напряжение на управляющем электроде, тем меньше интенсивность электронного потока и электроны ударяются об экран трубки с меньшей скоростью. А яркость свечения экрана зависит от силы их ударов.
Чтобы на экране появилось изображение, светящуюся точку нужно перемещать. Для этого применяются электростатические и электромагнитные отклоняющие системы. Они отклоняют луч и посылают его в любое место экрана.
Электростатическая система состоит из двух пар пластин, расположенных в горловине трубки. Каждая пара пластин отклоняет луч в одной плоскости: влево — вправо и вверх — вниз. Если на одну из пластин подать отрицательное напряжение, а на другую — положительное, то первая оттолкнет электронный луч, а вторая его притянет. В результате луч отклонится к положительной пластине и сместится на экране в соответствующую сторону. Если изменить знаки напряжения, луч отклонится в обратную сторону. Чем сильнее разность напряжений, тем быстрее отклоняется луч.
Так же действуют на луч электромагнитные системы. Они отклоняют элект-
238