หลอดสุญญากาศ

หลอดสุญญากาศ (อังกฤษ: vacuum tube) หรือ หลอดอิเล็กตรอน (electron tube : ในอเมริกา) หรือ วาล์วเทอร์มิออนิค (thermionic valve : ในอังกฤษ) ในทางอิเล็กทรอนิกส์ หมายถึงอุปกรณ์ที่ควบคุมกระแสไฟฟ้าผ่านขั้วอิเล็กโทรดภายในบริเวณที่มีอากาศหรือก๊าซเบาบาง ปรากฏการณ์ ทางฟิสิกส์ที่ใช้อธิบายการนำไฟฟ้าก็คือ ปรากฏการณ์เทอร์มิออนิค อิมิตชัน (thermionic emission) ซึ่งอธิบายว่าเมื่อโลหะถูกทำให้ร้อนจนถึงระดับหนึ่งด้วยการป้อนกระแสไฟฟ้าจะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกมาที่ผิวของโลหะ เมื่อทำการป้อนศักย์ไฟฟ้าเพื่อดึงดูดอิเล็กตรอนที่หลุดออกมาอยู่ที่ผิวด้วยขั้วโลหะอีกขั้วหนึ่งที่อยู่ข้างๆ จะทำให้เกิดการไหลของกระแสได้ เราเรียกหลอดสุญญากาศที่มีขั้วโลหะเพียงสองขั้วนี้ว่า หลอดไดโอด (Diode) โดยขั้วที่ให้อิเล็กตรอนเรียกว่า คาโธด (Cathode) และขั้วที่รับอิเล็กตรอนเรียกว่า อาโนด (Anode) โดยปกติจะมีรูปร่างเป็นแผ่นโลหะธรรมดา บางทีจะเรียกว่า เพลท (Plate) การไหลของกระแสไฟฟ้าของหลอดไดโอดเป็นแบบไม่เป็นเชิงเส้น (Non-linear current) กล่าวคือ เมื่อป้อนศักย์ไฟฟ้าบวกให้กับขั้วอาโนดและศักย์ไฟฟ้าลบให้กับขั้วคาโธดจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลดังที่ได้อธิบายผ่านมา แต่เมื่อป้อนศักย์ไฟฟ้ากลับทางคือ ป้อนศักย์ไฟฟ้าบวกให้กับคาโธดและป้อนศักย์ไฟฟ้าลบให้กับอาโนดจะทำให้กระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลได้ ซึ่งเป็นผลมาจากอิเล็กตรอนถูกผลักด้วยผลของสนามไฟฟ้านั้นเอง ซึ่งคุณสมบัติข้อนีจึงทำให้สามารถนำหลอดไดโอดไปใช้เป็นอุปกรณ์เรียงกระแส (rectifier) ได้

ไดโอดหลอดสุญญากาศ

ไตรโอดหลอดสุญญากาศ

หลอดสุญญากาศ

เครื่องเสียงหลอดสุญญากาศ

หลอดสุญญากาศ

ต่อมาได้มีการพัฒนาหลอดไดโอดโดยใส่ขั้วโลหะตาข่ายระหว่างขั้วอาโนดและขั้วคาโธด เรียกว่า กริด (Grid) ซึ่งจะมีรูปร่างเป็นตาข่าย เป็นลวดเส้นเล็กๆ พันอยู่รอบๆหลอดสุญญากาศ บางชนิดอาจจะไม่มีขั้วชนิดนี้ หรือจะมีเพียงขั้วเดียว หรืออาจจะมี 2-3 ขั้วขึ้นไป จะทำหน้าที่เป็นส่วนควบคุมปริมาณกระแสให้ไหลมากน้อยได้ตามศักย์ไฟฟ้าที่ป้อนให้กับขั้วกริด อุปกรณ์ที่มีขั้วโลหะ 3 ขั้วนี้เรียกว่า หลอดไตรโอด (Triode) ทำสามารถใช้ทำเป็นเครื่องส่งวิทยุได้

อ้างอิง

• รู้จักกับหลอดสุญญากาศ 2010-01-24 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน
• โครงสร้างและการทำงานของหลอดสุญญากาศ 2019-01-04 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน