Tyčinkové elektronky

Tyčinkové elektronky (rusky стержневые лампы) byly vynalezeny v Rusku v polovině 50. let V. N. Avdějevem (В. Н. Авдеев). Představují poslední vývojový stupeň v konstrukci přímožhavených (bateriových) elektronek. Pracují na principu elektronové optiky a jedinou částí převzatou z klasických elektronek je přímožhavená katoda. Všechny ostatní elektrody jsou tvořeny tyčinkami obdélníkového nebo kruhového průřezu, které jsou umístěny rovnoběžně s vláknem katody (v dalším textu budeme elektrody označovat stejně jako u klasických elektronek). Průřez systémem tyčinkové elektronky je na následujícím obrázku.  

Obr. 1: Průřez systémem tyčinkové elektronky

Katoda (k) je tvořena wolframovým vláknem, pokrytým emisní vrstvou. Řídicí mřížku tvoří dvě tyčinky obdélníkového průřezu v těsné blízkosti žhavicího vlákna. Stínicí (g2) a hradicí (g3) mřížka je každá tvořena čtyřmi tyčinkami kruhového průřezu. Funkci anody mají dvě vnější tyčinky obdélníkového průřezu. Takto provedená elektronka má charakteristiku pentody; spojí-li se elektrody g2 s anodou, dostaneme charakteristiku triody. Brzdicí mřížka je přitom spojena s katodou.

Obr. 2: Pohled do systému tyčinkové elektronky. V popředí je dobře vidět plochá anodová tyčinka, vlevo pak zirkonový getr. Datum výroby uvedené na elektronce ukazuje, že se tyčinkové elektronky vyráběly ještě v polovině 80. let. 

Přednosti tyčinkových elektronek proti klasickým jsou tím větší, čím menší má katoda průměr. Proto je nelze konstruovat s nepřímožhavenou katodou. Základní výhody tyčinkových elektronek proti klasickým jsou tyto:

1. Malý proud stínicí mřížky proti proudu anody. Zatímco u klasických elektronek činí proud stínicí mřížky asi 30÷40% anodového proudu, u tyčinkových elektronek je to 5÷10%, někdy i méně. Výsledkem je nízký rozdělovací šum a tedy i nízký ekvivalentní šumový odpor.. Rovněž se zvětší hospodárnost elektronky, protože proud stínicí mřížky je pro zesilovací funkci elektronky neužitečný.
2. Velký poměr strmosti ke katodovému proudu. U klasických bateriových elektronek je tento poměr 0,3÷0,6, kdežto u tyčinkových elektronek je to 0,6÷ 0,8. I z tohoto faktoru plyne vysoká ekonomika provozu, to jest velké zesílení při malých nárocích na zdroje.
3. Velmi nízký žhavicí příkon, dvakrát až třikrát nižší než u klasických elektronek těchže vlastností. 
4. Následkem příznivé geometrie systému pracují tyčinkové elektronky i na velmi vysokých kmitočtech, až do 250MHz.
5. Na rozdíl od elektronek s vinutou mřížkou mají u tyčinkových elektronek všechny elektrony téměř stejné dráhy, což se projeví ve sníženém šumovém ekvivalentním odporu a zvýšeném vstupním odporu při vysokých kmitočtech.
6. Tyčinkové elektronky sestávají z jednoduchých elementů, které lze snadno a levně vyrábět s vysokou přesností.
7. Mají vysokou odolnost proti otřesům, dlouhou životnost a široký rozsah provozních teplot. 
8. Tenké vlákno se velmi rychle nažhaví, plné funkce elektronky se dosáhne během několika vteřin. 

Porovnání parametrů tyčinkových a  klasických elektronek.

Tyčinkové elektronky se vyráběly pouze jako pentody ve třech řadách:

Pentody s krátkou charakteristikou: 1Ж17Б, 1Ж18Б, 1Ж24Б, 1Ж29Б, 1Ж36Б, 1Ж37Б, 1Ж42А.

Pentody s exponenciální charakteristikou: 1К12Б.

Výkonové pentody: 1П5Б, 1П22Б, 1П32Б, 1П24Б, 2П5Б. 

Všechny tyčinkové elektronky mají subminiaturní skleněnou baňku o průměru 7,2÷10,2mm a délce 35÷45mm. Pro vnitřní konstrukci jsou charakteristické tři slídové destičky. Vývody jsou drátové, určené pro přímé zapájení do obvodu.  Až na elektronku 1Ж36Б mají všechny typy  anodu vyvedenou na vrchol baňky. Životnost je v rozmezí 1000÷5000 hodin, výjimkou je opět 1Ж36Б, která je určena pro jednorázové použití v dělostřelecké a raketové technice a má životnost 2 hodiny. Zvláště úsporným  typem je elektronka 1Ж42А; je schopna pracovat s anodovým napětím 6V a její celkový příkon je jen 23mW. U některých typů je žhavicí vlákno tvořeno ze dvou polovin, které je možné zapojit buď paralelně nebo sériově  a napájet napětím 1,2 nebo 2,4 voltu.  

Obr. 3: Skupina tyčinkových elektronek. Shora dolů je to 1Ж17Б, 1Ж18Б a 1П24Б-В.

S existencí tyčinkových elektronek byla veřejnost poprvé seznámena v červenci roku 1960, kdy o nich vyšel podrobný článek v ruském časopise Радио. Používaly se již mnohem dříve, například vysílač první umělé družice Země (1957) byl osazen tyčinkovými elektronkami. Výše zmíněné výhody tyčinkových elektronek předurčily jejich použití v mobilních přístrojích, ve vojenské, letecké a kosmické elektronice, tedy vesměs ve speciálních zařízeních.

Zájemci o podrobnější informace o tyčinkových elektronkách je naleznou například zde.

Obr. 4: Příbalový leták k elektronce 1Ж18Б.