لامپ خلأ

لامپ خلأ (به انگلیسی: Vacuum tube, or Valve) افزاره‌ای الکترونیکی است که وقتی به الکترودهای آن ولتاژی اِعمال می‌شود، می‌تواند حرکت الکترون‌ها را در محیطی نزدیک به خلأ (درون محفظه شیشه‌ای خود) کنترل کند.
به زبان ساده، لامپ خلأ افزاره‌ای است که می‌تواند جریان الکتریکی را تقویت، تضعیف و یا قطع و وصل کند. ایرادهای لامپ‌های خلأ، حجم بزرگ، عدم اطمینان و گرمای شدیدی است که رشتۀ گرم شوندۀ داخل آن ایجاد می‌کند. می‌توان گفت که لامپ خلأ وسیله‌ای است دارای چند الکترود که درون یک محفظه شیشه ای خالی از هوا قرار داده شده‌اند. وظیفه لامپ خلأ، کنترل جریان میان الکترودها است. 
عملکرد لامپ خلأ بر اساس انتشار الکترون‌ها از کاتُد (Cathode) لامپ است که به مادۀ خاصی آغشته شده؛ به طوری که با گرم شدن این ماده توسط یک رشتۀ (فیلامان Filament) داغ‌شونده، از آن الکترون منتشر می‌شود. به این پدیده، انتشار گرما-یونی (Thermoionic)  می‌گویند؛ یعنی، آزاد شدن الکترون‌های یک ماده با افزایش دمای آن. این موضوع به ویژه در مورد فلزات صدق نموده و با توجه به آنکه آنها به صورت ذاتی الکترون‌های آزاد دارند، گرما باعث افزایش انرژی جنبشی الکترون‌ها شده و در نهایت، این انرژی می‌تواند الکترون‌ها را از فلز به بیرون پرتاب نماید. میزان انرژی لازم برای این کار در فلزات مختلف با هم تفاوت داشته و کمترین انرژی مربوط به فلزات گروه قلیایی خاکی و به ویژه، باریم و استرنسیم است. اثر گرما یونی (ترمو-یونی) در سال ۱۸۷۳میلادی توسط یک فیزیکدان بریتانیایی به نام فردریک گوتری Frederick Guthrie گزارش شد.
لامپ‌های خلأ در پیدایش فناوری الکترونیک که باعث رواج رادیو، تلویزیون، رادار، دستگاه‌های تقویت صوت، شبکه‌های بزرگ تلفنی، گونه‌های نوین رایانه‌های رقمی و پردازنده‌های صنعتی شد، نقش مهمّی داشتند. امروزه در بسیاری از کاربردها، عنصرهای حالت جامد، مانند ترانزیستورها و دیگر عنصرهای نیمه‌رسانا، جایگزین لامپ‌های خلأ شده‌اند.
لامپ‌های خلأ در حالت‌های گوناگون مانند دیود (Diode) یا دوقطبی، تِریود (Triode) یا سه قطبی، تترود (Tetrode) یا چهار قطبی، پنتود (Pentode) یا پنج قطبی، هگزود (Hexode) یا شش قطبی، هپتود Heptode یا هفت قطبی و ترکیبی از لامپ‌های مزبور ساخته شده‌اند. لامپ‌های مورد استفاده در رادار و امواج مایکروویو (ریزموج) مانند مگنترون (Magnetron) و کلایسترون (Klystron) نیز در گروه لامپ‌های خلأ قرار می‌گیرند. لامپ‌های اشعه کاتدی (Cathode Ray Tube, CRT) که در گذشته در صفحات نمایش رایانه و تلویزیون به کار برده می‌شدند نیز در زمره لامپ‌های خلأ هستند. در قدرت‌های بالا و فرکانس‌های رادیویی هنوز هم لامپ‌های خلأ به کار می‌روند. هنوز هم طرفداران دستگاه‌های صوتی که با لامپ‌های خلأ کار می‌کنند در جهان کم نیستند و به همین دلیل کارخانجاتی در چین به ساخت لامپ‌های خلأ و تقویت‌کننده‌هایی که با آن کار می‌کنند، مشغول هستند.

تِریود Triode یا لامپ سه قطبی

تِریود نوعی لامپ خلأ است که یک اتّصال الکتریکی به صورت یک شبکهٔ فلزیِ استوانه‌ای (Grid) از جنس آلیاژ نیکل و کرم، میان کاتد و آند آن قرار گرفته که سیگنال الکتریکی (مانند خروجی یک آنتن رادیویی و یا سیگنال الکتریکی یک میکروفون) به آن وارد می‌شود. اگر ولتاژ سیگنال اعمال شده به شبکه، نسبت به کاتد منفی تر شود، از جریان آند می‌کاهد و هر قدر ولتاژ سیگنالی که به شبکه اعمال می‌شود نسبت به کاتد کمتر منفی شود، جریان الکتریکی آند را می‌افزاید و بدین‌صورت، جریان الکتریکی واپایش یا تقویت یا حتّی قطع و وصل می‌شود. تریود در سال ۱۹۰۶ میلادی توسط لی دی فورست Lee De Forest اختراع شد و نخستین قطعه‌ای است که به عنوان تقویت‌کننده در مدارهای گیرنده‌های رادیویی و تلویزیونی و همچنین فرستنده‌های رادیویی، کاربرد بسیار وسیعی داشته ولی با گذشت زمان، ترانزیستور جایگزینِ آن شده است. تریود و ترانزیستور معادل یکدیگر بوده و هر دو در مدارهای الکترونیکی صرف‌نظر از مکانیسم عمل، وظایف مشابهی را انجام می‌دهند. به‌طوری‌که در سال‌های نخستین اختراع ترانزیستور آن را تریود نیمه‌هادی هم می‌نامیدند.

استفاده در رایانه‌های نخستین

لامپ خلأ در رایانه‌های نخستین به عنوان وسیله کلیدزنی (Switching) در مدارات رایانه استفاده می‌شد؛ در واقع لامپ‌های خلأ در آن زمان برای ساختن گیت‌های منطقی (Logic Gates) به کار برده می‌شدند. رایانه‌های کلوسوس (۱ و ۲) به ترتیب از ۱٬۶۰۰ و ۲٬۴۰۰ لامپ خلأ استفاده می‌کردند. به همین دلیل هم رایانه‌های اولیه ممکن بود که از تعداد بیشماری (بیش از هزار عدد) لامپ خلأ، استفاده کنند. .همین موضوع دلیلی بر مصرف زیاد برق در رایانه‌های نخستین یود.