мини|десно|200п|Електронска цијев, двострука триода -{ECC}--83. мини|десно|200п|Електронска цијев у режиму рада. Електронска цијев (електронска цев, електронска лампа, електронка, вакуумска цијев, вакуумска цев) је електронска компонента чији се рад заснива на кретању електрона кроз вакуум под дејством електростатичког поља између електрода.Војна енциклопедија, Београд, 1972, књига друга, pp. 666.
Постоје и електронске цијеви које су пуњене гасом под притиском, или користе електромагнетско поље за управљање током електрона.
Међутим, рад скоро свих електронских цијеви почива на принципу термоелектронског ефекта (изласка електрона из загријаног метала) и њиховом даљем кретању под дјеловањем електричног поља.
Осим термоелектронске емисије, могућа је још фото-емисија (фотоелектрични ефекат код фото-цијеви), емисија поља - (текућа живина катода), и секундарна емисија, код које електрони високе енергије избијају секундарне електроне из метала.
Појава електронске цијеви је омогућила развитак електронике, јер је по први пут постало могуће појачавање слабих сигнала. То је затим узроковало развој радија и интерконтиненталних телефонских веза, радара, првих рачунара, телевизора и других електронских направа.Electronic Devices, 6th edition, Thomas L. Floyd, Prentice Hall}-. ., страна -{xiv
У данашње вријеме, електронске цијеви су скоро сасвим потиснуте из раширене употребе увођењем транзистора. Ипак, остала су посебна подручја гдје је замјена ишла теже: екрани телевизора и монитора (катодна цијев), одашиљачке цијеви, магнетрони за микроталасне пећнице и радаре.
Историја У 19. вијеку су почели експерименти са цијевима из којих је уклоњен ваздух, као што су биле Гајслерове и Круксове цијеви. Научници који су вршили експерименте су били и Никола Тесла, Еуген Голдштајн, Јохан Вилхелм Хиторф, Томас Едисон и многи други. Ти експерименти су довели до сијалице и неонске цијеви (за освјетљење) и касније до вакуумских и гасом пуњених електронских цијеви.
Први извештаји о „термојонској емисији“ (у ствари термоелектронска емисија), долазе од Фредерика Гутрија 1873. и Томаса Едисона 1884. (Едисонов ефект). Едисон међутим није схватио принцип рада нити предвидио могућу примјену, па је патент остао неискоришћен.
мини|десно|200п|Рана електронска цијев, диода са директно гријаном катодом и изводом аноде на врху стакленог балона.
Енглески физичар Џон Амброз Флеминг је 1904. године, вршећи експерименте и побољшања цијеви увезених из САД, пронашао осцилирајућу цијев или кенотрон (вакуумска диода). Роберт фон Лиебен је 1906. године пронашао цијев са трећом електродом и електромагнетом, која појачава сигнале.
Идуће године Американац Ли Де Форест је ставио савијену жицу између катоде и аноде кенотрона и постигао грубу контролу струје у вакуумској цијеви, произвевши први аудион (вакуумска триода). Аудион је прва практична направа за појачавање слабих електричних сигнала. Вакуум у цијеви је био непотпун, па је долазило и до јонизације приликом судара електрона са молекулама преосталог гаса. Због тога је рад аудиона био често непредвидљив.
Даљи развојни корак је учинио Ирвинг Лангмуир из Џенерал Електрика (-{General Electric}-) 1915. Његове цијеви (плиотрон) су прве праве вакуумске триоде са високим вакуумом и стабилним радом. Произвођене су у току Првог свјетског рата за савезничке армије. Представник те технолошке генерације је француска цијев -{R}-, у употреби од 1916. Притисак преосталог ваздуха у тим и идућим цијевима ће се кретати од 10 нанопаскала до 10 микропаскала.
Послије Првог свјетског рата, дошло је до многих даљих побољшања. Уведене су цијеви са баријумом покривеном катодом, индиректно гријане, са оксидном катодом, тетроде, пентоде, хексоде, хептоде, катодне цијеви и тако даље. Други свјетски рат је донио микроталасне цијеви (магнетроне, клистроне, цијеви са путујућим таласом итд.), минијатурне цијеви за рачунаре и друге.
Са открићем транзистора у Беловим лабораторијама 1948. године, епоха електронских цијеви је полако почела да се завршава.Electronic Devices, 6th edition, Thomas L. Floyd, Prentice Hall}-. ., страна -{xv И данас се користе за специјалне намјене (катодна цијев, магнетрон), али из скоро свих других подручја употребе су потиснуте од транзистора и интегрисаних кола.
Начин рада и опис Вакуумска диода
мини|десно|300п|Шематски приказ вакуумске диоде, са директно гријаном катодом. Електрони излазе из загријане катоде и под дејством електричног поља, кроз вакуум у стакленом балону одлазе на аноду.
У великој већини цијеви се налази вакуум, да би се омогућио ток електрона између електрода.
Да би се електрони „убацили“ у вакуум, једна електрода (катода) се загријава на високу температуру, протоком струје кроз исту (или одвојен гријач (грејач)). Под дјеловањем топлоте, електрони излазе из катоде у слободни простор (термоелектронска емисија) и стварају електронски облак () око катоде. Ако се у простору налази још једна електрода (анода), чије наелектрисање је позитивно, негативно наелектрисани електрони ће почети да убрзавају према аноди под утицајем електричног поља, док у њу не ударе.
На тај начин, постигли смо струјни ток у вакууму, и то је принцип рада вакуумске електронске цијеви по имену диода.
На први поглед, ово изгледа бесмислено, јер се исти ток електрона може постићи и са обичном жицом. Међутим, ствар је у сљедећем: електрони могу да иду само у једном смјеру, од катоде према аноди, али не и обрнуто, зато што је анода хладна и нема емисије електрона отуда.
Дакле, имамо једну врсту вентила за електроне који пропушта струју само у једном смјеру, што се користи у електроници за разне намјене. Честа намјена је претварање наизмјеничне струје (промјењивог смјера) у истосмјерну (само један смјер тока). Због овог вентилног дјеловања, симбол диоде и подсјећа на вентил.
Триода
мини|десно|300п|Шематски приказ вакуумске триоде, са директно гријаном катодом. Електрони излазе из загријане катоде и под дејством електричног поља, кроз контролну решетку одлазе на аноду. Мале промјене напона на решетки узрокују велике промјене у броју електрона који стижу до аноде (анодна струја). Ово омогућује појачање сигнала доведених на контролну решетку. У стакленом балону је вакуум.
Триода је у основној конструкцији врло слична диоди, са додатком још једне електроде у простору између катоде и аноде. Та електрода се назива решетка (прва решетка, контролна решетка, мрежа, капија) и означава се са -{G}- (од енглеских ријечи -{gate, control gate, grid}-).
Улога решетке је да контролише проток електрона између катоде и аноде, слично вентилу на цијеви кроз коју протиче вода. Да би решетка била што ефикаснија у тој улози, знатно је ближа катоди него аноди. Са тиме се постиже да већ мале промјене напона на решетки узрокују велике промјене у броју електрона који стижу до аноде (анодна струја).
На примјер, понекад је могуће потпуно елиминисати анодну струју већ при напону решетке од -10 -{V}-, иако је анодни напон +100 -{V}- (ово знатно зависи од типа триоде).
Овдје дакле постижемо промјену анодне струје са мијењањем напона на решетки. Овај ефект се може даље употријебити за појачавање слабих сигнала, што је предуслов за рад већине електронских уређаја. Друга употреба триоде је за прекидање сигнала у прекидачкој, импулсној и дигиталној електроници.
Примјер триоде је двострука триода -{ECC}--83.
Тетрода
Триода је имала задовољавајуће карактеристике за неке намјене, али постојали су и недостаци: релативно мали фактор појачања и слаб рад на високим фреквенцијама (због релативно великог капацитета анода-решетка). Да би се ове слабости отклониле, произведене су тетроде код којих је додата и друга решетка (заштитна решетка, , ознака -{G2}-) у простору између аноде и прве решетке.
Пошто је друга решетка била под позитивним напоном (али обично уземљена за наизмјенични сигнал преко кондензатора), капацитет анода-прва решетка је опао скоро на нулу и омогућено је појачавање сигнала много виших фреквенција него код триоде, без уласка у самоосцилације. Друга предност тетроде је био виши фактор појачања, због знатно смањеног утицаја анодног напона на прву решетку.
Нажалост, са увођењем друге решетке уведен је и један проблем. Електрони велике брзине би при удару у аноду избацивали из ње секундарне електроне, који би често завршавали на другој решетки. Ово је повишавало струју друге решетке, смањивало фактор појачања тетроде и доводило до изобличења сигнала. У екстремним случајевима, ово је могло довести и до растапања друге решетке услијед превелике температуре.
За појачавање снаге често је коришћена и варијација тетроде названа млазна тетрода ().
Пентода
Да би се отклонили проблеми са тетродама, уведене су пентоде. Ове цијеви су имале још једну решетку (трећа решетка, , ознака -{G3}-).
Трећа решетка се налази између друге решетке и аноде. Ова решетка је најчешће била спојена са катодом у самој стакленој цијеви (балону), тако да је имала исти потенцијал као и катода.
Са тиме је постигнуто сљедеће: брзи електрони који ударају у аноду производе секундарне електроне (као и код тетроде), али они не могу да падну на другу решетку због негативног потенцијала на трећој решетки, који их одбија натраг до аноде. Електрони који путују од катоде имају довољну кинетичку енергију да савладају негативни потенцијал треће решетке, али секундарни електрони са аноде немају и враћају се на аноду.
Пентода је коначно била потпуно задовољавајућа електронска цијев са високим фактором појачања и могућношћу рада на високим фреквенцијама. До краја епохе електронских цијеви, коришћена је за разне намјене у електроници. Примјер ове цијеви је -{EF}--86 или -{EL}--84.
Посебна верзија пентоде за високофреквентно појачавање је експоненцијална пентода (на примјер -{AF}--3), код које и велике промјене преднапона прве решетке не производе велико изобличење сигнала.
Хексода Пошто је експоненцијалним пентодама био потребан велик регулациони напон, за потребе регулације високофреквентног појачања и мијешање у међуфреквентном степену уведена је хексода.
Ова електронска цијев има двије контролне решетке, -{G1}- и -{G3}-. На -{G1}- се доводи измјенични напон који врши прво управљање анодном струјом. Друга контролна решетка -{G3}- такође врши управљање анодном струјом.
Заједно оне модулирају проток електрона кроз цијев и тако је постигнуто једноставно мултипликативно мијешање сигнала, које је употребљиво на примјер за мјешалицу (мешалицу, мешач) међуфреквентног степена у радио-пријемнику. Ово мијешање смањује број хармоничких компоненти у излазном сигналу у односу на диодно или транзисторско мијешање, јер настају само фреквенције суме и разлике, а не и њихови хармоници.
Примјер ове цијеви је -{AH}--1.
Хептода и октода Хептода је цијев са још једном решетком (укупно 5), која је најчешће коришћена за мијешање високофреквентних сигнала у међуфреквентном степену радио-пријемника. Примјер ове цијеви је -{ЕCH}--81 (комбинација триоде и хептоде).
Октода је настала као покушај да се и посебни триодни осцилатор интегрише у једну цијев, па тако добијамо цијев са шест решетки. Може се разматрати и као спој триоде и хексоде, гдје је триода вршила улогу осцилатора а хексода улогу мјешалице међуфреквентног сигнала са високофреквентним сигналом из антене или високофреквентног појачала. Примјер ове цијеви је -{AK}--2.
Симболи Симболи неких врста електронских цијеви су приказани на сликама. Сви симболи су приказани са индиректно гријаним катодама, електрично одвојеним (изолованим) од влакна гријача.
Вакуумске и гасом пуњене електронске цијеви Велика већина електронских цијеви је била вакуумског типа, што значи да је из њих извучен сав ваздух да не би ометао ток електрона.
Цијеви посебне намјене су понекад биле испуњене гасом. Регулатори напона су били испуњени хелијумом, аргоном или неоном. Код њих се чак и тежило да постоји јонизација гаса сударом атома гаса и електрона, јер се могло постићи оштро кољено напонско-струјне карактеристике, корисно за регулацију напона.