لامپ خلأ

ساختار یک لامپ خلاء دوقطبی یا Diode - از راست به چپ: ۱- حباب شیشه‌ای. ۲- استوانه آند که به قطب مثبت منبع متصل می‌شود. ۳- فیلامان برای گرم کردن کاتد که گاهی با کاتد یکی می‌شود و در برخی مواقع جدای از آن است.
یک لامپ خلاء قدیمی ساخت شرکت ان‌ای‌سی
خازن لامپ خلاء ثابت
برشی از یک لامپ تریود یا سه قطبی به ترتیب از بالا به پایین نوشته‌های روی شکل: ۱- حباب شیشه‌ای لامپ. ۲- استوانه آند که به قطب مثبت منبع متصل می‌شود. ۳- شبکه فرمان که به صورت یک سیم پیچ بین استوانه کاتد و استوانه آند قرارگرفته و میزان الکترون‌ها و به پیروی از آن جریان آند را کنترل می‌کند. ۴- استوانه کاتد که فیلامان را دربرگرفته و گرمای آن را دریافت می‌کند. کاتد باید به قطب منفی منبع وصل شود. ۵- فیلامان برای گرم کردن کاتد که در اینجا جدای از کاتد است.
نماد یک لامپ خلاء تریود در نقشه‌های الکترونیکی شرح نماد از بالا به پایین ۱ -آند. ۲ -شبکه فرمان. ۳ -کاتد. بخش کمانی شکل که در زیر کاتد ترسیم شده، فیلامان یا گرم‌کننده کاتد است.
لامپ خلا در آمریکای شمالی تیوب الکترون ، یا لامپ گرمایونی یا لامپ ، افزاره‌ای است که حرکت الکترون‌ها را در محیط نزدیک به خلا تشدید می‌کند یا تغییر می‌دهد یا نشانک الکترونیک در حرکت الکترون‌ها پدیدمی‌آورد.
به زبان ساده لامپ خلا، افزاره‌ای است که جریان الکتریکی را می‌واپاید (تقویت یا کاهش می‌دهد). ایرادهای لامپ‌های خلا، حجم بزرگ آنها، عدم اطمینان و گرمای شدیدی است که هیتر یا فیلامنت داخل آن ایجاد می‌کند. بازهم ساده‌تر می‌توان گفت که لامپ خلا وسیله‌ای است حاوی تعدادی الکترود که درون یک محفظه خالی از هوا قرار داده شده‌اند. وظیفه لامپ خلا کنترل جریان میان الکترودهای مزبور است. عملکرد لامپ خلا متکی بر اثر انتشار ترمویونی الکترون‌ها از یک فیلامان داغ یا یک کاتد گرم شده‌است. آزاد نمودن الکترون‌های یک جسم یا یک ماده با افزایش دمای آن جسم. این موضوع به ویژه در مورد اجسام فلزی صدق نموده و با توجه به آنکه درون فلزات به صورت ذاتی الکترون‌های آزاد وجود دارد، می‌توان با حرارت دادن به فلز، الکترون‌های مزبور را وادار نمود تا از سطح فلز جدا شوند. در واقع گرما باعث افزایش انرژی جنبشی الکترون‌های مزبور شده و در نهایت، این انرژی می‌تواند الکترون‌ها از درون فلز به بیرون آن پرتاب نماید. نباید فراموش کرد 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 می‌باشد. اثر ترمویونی در سال ۱۸۷۳میلادی توسط یک فیزیکدان بریتانیایی به نام فردریک گوتری Frederick Guthrie گزارش شد.
لامپ‌های خلا در پیدایش فناوری الکترونیک که باعث تجاری شدن رادیو، تلویزیون، رادار، دستگاه‌های تقویت صوت، شبکه‌های بزرگ تلفنی، گونه‌های نوین رایانه‌های رقمی و پردازنده‌های صنعتی شد، نقش مهمی داشتند. در بسیاری از کاربردها، عنصرهای حالت جامد، مانند ترانزیستورها و دیگر عنصرهای نیمه‌رسانا، جایگزین لامپ‌های خلا شده‌اند.
لامپ‌های خلا در حالت‌های گوناگون مانند دیود Diode یا دوقطبی، تریود Triode یاسه قطبی، تترود Tetrodeیا چهار قطبی، پنتود Pentode یا پنج قطبی، هگزود Hexode یا شش قطبی، هپتود Heptode یا هفت قطبی و ترکیبی از لامپ‌های مزبور ساخته شده‌اند. نباید لامپ‌های مورد استفاده در رادار و امواج مایکروویو (ریزموج) مانند مگنترون و کلایسترون را از نظر دور داشت. زیرا این لامپ‌ها نیز در همین گروه لامپ‌های خلا قرار می‌گیرند. لامپ‌های اشعه کاتدیک که در ضفحات نمایش رایانه و تلویزیون به کار برده می‌شدند نیز در زمره لامپ‌های خلا می‌باشند. در قدرت‌های بالا و فرکانس‌های رادیویی هنوز هم لامپ‌های خلا به کار می‌روند. هنوز هم طرفداران دستگاه‌های صوتی که با لامپ‌های خلا کار می‌کنند در جهان کم نیستند و به همین دلیل کارخانجاتی در چین به ساخت لامپ‌های خلا و تقویت‌کننده‌هایی که با آن کار می‌کنند، مشغول هستند.
تریود Triode یا لامپ سه قطبی
تریود در واقع نوعی لامپ خلا می‌باشد که یک اتصال الکتریکی به صورت یک شبکه فلزی به شکل پیچکی از جنس آلیاژ نیکل و کرم، میان کاتد و آند آن قرار گرفته که علائم الکتریکی (مانند علائم رادیویی که از آنتن دریافت می‌شوند یا حتی علائم الکتریکی یک میکروفون) به آن وارد می‌شود. اگر ولتاژ اعمال شده به اتصال شبکه، نسبت به اتصال کاتد منفی‌تر شود، از جریان آند می‌کاهد و هر قدر ولتاژ علائمی که به اتصال شبکه اعمال می‌شود نسبت به کاتد کمتر منفی شود، جریان الکتریکی آند را می‌افزاید و بدین‌صورت، جریان الکتریکی واپایش یا تقویت یا حتی قطع و وصل می‌شود. تریود در سال ۱۹۰۶ میلادی توسط لو دو 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 و با گذشت زمان و اختراع ترانزیستور، توسط آن جایگزین گردیده‌است. 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 نیمه هادی هم می‌نامیدند.
استفاده در رایانه‌های نخستین
لامپ خلا در رایانه‌های نخستین به عنوان وسیله کلیدزنی میان مدارات درون رایانه استفاده می‌شد؛ به این معنا که پودمان یا بخشی را روشن و خاموش می‌کرد. در واقع لامپ‌های خلا در آن زمان برای ایجاد گیت‌های منطقی یا Logical Gates به کار برده می‌شدند. به همین دلیل هم رایانه‌های اولیه ممکن بود که از تعداد بیشماری (بیش از هزار عدد) لامپ خلا، استفاده کنند. همین موضوع دلیلی بر مصرف انرژی برق زیاد در رایانه‌های نخستین است.