-
ยังไม่มีสินค้าในตระกร้า!
เมนู
ยังไม่มีสินค้าในตระกร้า!
หลอดสุญญากาศคืออะไร
วันนี้จะมาเล่าถึงประวัติของหลอดสุญญากาศ และหลักการทำงานของมัน โดยที่จะไม่ลงในรายละเอียดเชิงลึกทางไฟฟ้า เพื่อให้ผู้ที่ไม่มีพื้นฐานทางด้านไฟฟ้าเข้าใจ และสามารถมองเห็นภาพและนึกภาพตามได้ จุดมุ่งหมายของบทความนี้คือให้เจ้าของแอมป์ หรือ Effect หลอด ได้เข้าใจและมีความรู้เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับอุปกรณ์หลอดของตนเอง
ประว้ติ
หลอดสุญญากาศมีประวัติที่ยาวนาน ตั้งแต่ช่วงปีประมาณ 1870 แต่การค้นพบอย่างหนึ่งที่ทำให้เรามีหลอดสุญญากาศใช้จนถึงทุกวันนี้ เป็นการค้นพบของนักวิจัย และทดลองที่เรารู้จักกันดี คือ Thomas Edison
หลังจากที่ Edison ผลิตหลอดไฟสำเร็จ นอกจากปัญหาของหลอดที่ขาดไวแล้ว ปัญหาที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งคือ ตัวหลอดไฟดำเร็วมาก สันนิฐานว่า Atom Carbon ที่ออกจากไส้หลอดนั้นไปกระทบที่หลอดไฟ ทำให้หลอดดำ Edison จึงทำการทดลองใส่ขั้วไฟฟ้าเข้าไปในหลอดอีกขั้วหนึ่งโดยให้ขั้วนั้นเป็นขั้วบวก ผลลัพท์ที่ได้คือ ตัวหลอดดำน้อยลง นอกจากนั้นยังพบว่ามีกระแสไฟไหลจากขั้วหลอดที่เพิ่มเข้าไปอีกด้วย ซึ่งปรากฏการณ์นี้เราเรียกกันว่า Edison Effect จากนั้นก็มีการพัฒนาต่อยอดมาเรื่อยจนถึงปัจจุบัน
การทำงานของหลอด
เราจะเริ่มจากหลอดที่เป็นพื้นฐานที่สุดนั่นคือหลอดที่เรียกว่าหลอด Diode
จากภาพด้านบน a) แสดงให้เห็นถึงหลอด Diode จะมีขั้วไฟฟ้า 3 ขั้ว คือ Anode Cathode และ Heater
เมื่อเราจุดไส้หลอด Heater ให้ร้อน Heater จะไปเผาแผ่น Cathode ให้ร้อนด้วยเช่นกัน เมื่อ Cathode ร้อนจะทำให้เกิด Electron อิสระที่พร้อมจะหลุดออกมาจากตัว Cathode ดังที่กล่าวไปแล้วในเรื่องของ Edison Effect ข้างต้น
และเมื่อเราใส่กระแสไฟขั้วบวกเข้าที่ Anode และขั่วลบเข้าที่ Cathode ทำให้ Electron ซึ่งเป็นขั้วลบ วิ่งเข้าหา Anode ซึ่งเป็นขั้วบวก ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลผ่านหลอด
ในทางกลับกันหากเรากลับขั้วใส่ไฟลบให้กับ Anode และให้ไฟบวกกับ Cathode จะไม่เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้นในหลอด
หลอด Triode
หลอดแบบต่อมาที่เราจะมาทำความเข้าใจกันคือหลอด Triode ซึ่งหลอดยอดนิยม 12AX7 นั่นก็เป็นหลอด Triode ประเภทหนึ่ง
จากภาพ b) เราจะเห็นว่าในหลอดสุญญากาศ มีขั้วไฟฟ้าเพิ่มมาอีก 1 ขั้ว มีชื่อว่า Grid มีลักษณะเป็นตะแกรง กั้นระหว่าง Anode และ Cathode
เมื่อเราใส่สัญญาณ Input ที่เป็น - เข้าไปความต่างศักย์ไฟฟ้า ของ Grid เทียบกับ Cathode เป็นบวกมากขึ้น ทำให้กระแสไฟไหลจาก Anode ไปยัง Cathode มากขึ้น ทำให้ศักย์ไฟฟ้าระหว่าง Anode และ Cathode ลดลง เกิดเป็นสัญญาณซีกลบเกิดขึ้นที่ Output
และเมื่อถึงสัญญาณ Input ซึก + ความต่างศักย์ไฟฟ้า ของ Grid เทียบกับ Cathode เป็นลบมากขึ้น
ทำให้กระแสไฟไหลจาก Anode ไปยัง Cathode ลดลง ทำให้ศักย์ไฟฟ้าระหว่าง Anode และ Cathode เพิ่มขึ้น เกิดเป็นสัญญาณซีกบวกเกิดขึ้นที่ Output
จะเห็นได้กว่าเกิดการกลับเฟสของสัญญาณระหว่าง Output และ Input
แต่ในความเป็นจริงแล้ววงจรลักษณะดังภาพยังไม่สามารถทำงานได้ เนื่องจากไม่มีวงจร Bias ที่จะสามารถทำให้หลอดทำงานได้ ซึ่งสามารถหาข้อมูลเพิ่มเติมได้ทั่วไป ใน Google
ปรากฏการณ์ดังกล่าว เราสามารถนำมา Plot เป็นกราฟการทำงานของหลอดสุญญากาศได้ตามด้านล่าง
จากกราฟ แกน Y แสดงให้เห็นถึงกระแสที่วิ่งผ่าน Anode ไปยัง Cathode แกน x คือแรงดันระหว่าง Anode และ Cathode เส้นกราฟแสดงถึงความสัมพันธ์ระหว่างแรงดัน Grid กับ แรงดันและกระแสระหว่าง Anode และ Cathode
จะเห็นได้ว่าหลอดสุญญากาศ มีการทำงานที่เป็นเชิงเส้นแค่ในบางช่วงเท่านั้น นั่นหมายถึงเมื่อเราใช้งานหลอดสุญญากาศไปในเขตที่หลอดสุญญากาศที่ไม่ตอบสนองเป็นเชิงเส้น เสียงที่ใส่เข้าไป กับเสียงที่ได้ออกมา จะมีเสียงที่ไม่เหมือนกัน
ซึ่งนี่คือคุณลักษณะสำคัญที่ส่งผลโดยตรงต่อเสียงที่เป็นลักษณะเฉพาะของหลอดสุญญากาศ
ในภาคต่อไปเราจะมาดูกันว่าเมื่อนำนำหลอดมาประกอบกันเป็นวงจร
