นักทดลองต้องใช้เวลาเกือบ 30 ปีจึงทราบว่าอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกจากโลหะขณะร้อนสามารถนำไปใช้ในการขยายสัญญาณได้ ตอนต้นปี ค.ศ. 1880 ทอมัส เอดิสัน เกิดความสงสัยว่ามีบางสิ่งกำลังเดินทางผ่านสุญญากาศภายในหลอดส่องสว่างของเขาอยู่ ในปี ค.ศ. 1904 แอมโบรสเฟลมิง อาศัย "ปรากฎการณ์ของเอดิสัน" นำมาสร้างไดโอด (สิ่งประดิษฐ์ประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าสองขั้ว) ซึ่งเขาเรียกว่า หลอดวิทยุเพราะนำไฟฟ้าได้ทางเดียว เท่านั้น มันช่วยตรวจจับคลื่นวิทยุที่อ่อนแรงโดยวิธีเปลี่ยนแปลงกระแสสลับของคลื่นให้เป็นกระแสตรงซึ่งจะไปกระตุ้นเครื่องชี้บอกแต่ไม่ได้ ช่วย ทำให้ คลื่นวิทยุมีกำลังเพิ่มขึ้น เมื่อ ลี เดอ ฟอเรสต์เพิ่มขั้วไฟฟ้าอันที่สามเกิดเป็นไตรโอด (triode) การเปลี่ยนสัญญาณอ่อนๆให้แรงขึ้นจึงเป็น สิ่งที่ เป็นไปได้แล้ว นับว่าไตรโอดเป็นเครื่องขยายที่แท้จริงอันแรก



 
หลอดขนาดเล็ก อิเล็กตรอนในหลอดแสง
  หลอดออดิออน ลิ้นในท่อส่ง
ไตรโอดทำงานอย่างไร เครื่องขยายสเตอร์ลิง
ไตรโอดส่งวิทยุขนาดใหญ่

ผู้เขียน : รศ. ยุทธ อัครมาส
เรียบเรียงจาก : หนังสืออิเลกทรอนิกส์ หน้าที่ 28



หลอดขนาดเล็ก


หลอดวิทยุขนาดเล็กทำด้วยแก้วแบบนี้ได้เผยโฉมมาตั้งแต่ทศวรรษ 1940แล้วแลสะเป็นที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวาง จนกระทั่งมีทรานซิสเตอร์ เข้ามาแทนที่ตอนปลายทศวรรษ 1950

 

 
 











อิเล็กตรอนในหลอดแสง


ทอมัส แอลวา เอดิสัน (ค.ศ. 1847-1931) เป็นนักประดิษฐ์ชาวอเมริกันที่มีชื่อเสียงมากที่สุดคนหนึ่งได้จุด ประกายความคิดทางด้านอิเล็ก ทรอนิกส์ขึ้นโดยบังเอิญในระหว่างความพยายามเพื่อแก้ข้อสงสัยที่ว่าเหตุใด แก้วของ หลอดแสงจึงดำทึบเมื่อใช้ไปได้สักระยะหนึ่ง ทำให้เขาฉุกคิดว่า น่าจะมีบางสิ่งกำลังเดินทางจากด้านลบ ไปยังด้านบวกของไส้หลอด

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


หลอดออดิออน


ลี เดอ  ฟอเรสต์ เป็นผู้ประดิษฐ์หลอดออดิออนในปี ค.ศ. 1906 ส่วนในภาพนี้เป็นหลอดออดิออนในปี ค.ศ. 1907ที่ดัดแปลงจากหลอดไฟ หน้าของรถยนต์ สิ่งที่แตกต่างจากหลอดรุ่นแรก ๆ ของเฟลมิงอย่างเห็นได้ชัด คือ มีลวดเพิ่มมาอีกเส้น หรือ "กริด" (grid) ขวางทางเดินของ อิเล็กตรอนอยู่ กริดควบคุมอิเล็กตรอนได้จากผล ในการขยายความต่างศักย์ ออดิออนมีขั้วไฟฟ้า 3 ขั้ว (ไส้หลอด กริด และเพลต) จึงเรียกว่า ไตรโอด จากการ ออกแบบที่ค่อนข้างโบราณ มันจึงใช้ขยายอะไรไม่ได้ แต่ก็เป็นตัวตรวจหาคลื่นวิทยุที่มีความไวพอ

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


ลิ้นในท่อส่ง


หลอดวิทยุทำงานคล้ายกับลิ้นในท่อส่งน้ำมัน แรงดันในท่อจะดันน้ำมันไปทิศทางเดียว การปรับตำแหน่งของ ประตูภายในท่อจะควบคุมการไหลของน้ำมันภาพที่เห็นอยู่นี้เป็นท่อส่งน้ำมันในทะเลทรายของประเทศลิเบีย คล้ายกับการ ที่อิเล็กตรอนซึ่งหลุดออกจากขั้วลบไปยังขั้วบวกและหถูกควบคุม โดยความต่างศักย์ของ กริดที่ขวางอยู่

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


ไตรโอดทำงานอย่างไร


ไตรโอดเป็นหลอดที่มีขั้วไฟฟ้า 3 ขั้ว (เป็นเส้นลวดหรือเพลต) อยู่ภายในขั้วไฟฟ้าหรือแคโทดเมื่อร้อนจะปล่อย อิเล็กตรอนออกมันถูกยึดไว้โดย แอโนด ซึ่งมีความต่างศักย์เป็นบวกมากกว่า แคโทด แต่จะเคลื่อนที่ช้าลงเมื่อ ผ่านกริดซึ่งมีความต่างศักย์ชนิดที่เปลี่ยนแปลงและขยายได้ตามที่ต้องการ ด้วยเหตุนี้จึงทำให้กระแสอิเล็กตรอน เปลี่ยนแปลงไปด้วย กระแสเปลี่ยนแปลงที่ไหลผ่านตัวต้านทาน จะถูกเปลี่ยนไปเป็นความต่างศักย์ออกที่ขยาย เท่ากับความต่างศักย์เข้า

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


เครื่องขยายสเตอร์ลิง

ราวทศวรรษ 1920 หลอดวิทยุนับว่า เป็นเครื่องขยายที่ให้ผลดีนำไปขับลำโพงที่ใช้ตามบ้าน แต่ราคายังแพงมากและมีกำลังต่ำ เครื่องขยายในปี ค.ศ. 1925 เครื่องนี้ให้กำลังมากใกล้เคียงกับวิทยุทรานซิสเตอร์สมัยใหม่

ไตรโอดส่งวิทยุขนาดใหญ่

หลอดวิทยุใช้ประโยชน์จากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเมื่อได้รับความร้อน (หน้า 26-27) ดังนั้นจึงเรียกกันว่า "เทอร์มิออนิก (themionic)" ซึ่งมาจากคำในภาษากรีกหมายถึง "ความร้อน" และ "ไป" อิเล็กตรอนถูกควบคุมโดยเพลตหรือเส้นลวดที่เรียกว่า ขั้วไฟฟ้า หลอดกำลังสูงนี้มีขั้วไฟฟ้า 3 ขั้ว เรียกว่า ไตรโอด ขั้วไฟฟ้าที่ยึดอิเล็กตรอนไว้จะร้อนขึ้นมาก ดังนั้น จึงต้องทำจากคาร์บอนเพื่อป้องกันไม่ให้ละลาย