0
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ
 MÔN: Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học
Đề tài:
Giáo viên hướng dẫn:
Thầy Lê Văn Hoàng
Nhóm thực hiện:
Kim Thị Sô Phiếp
Diên Nữ Thanh Thụy
Tô Ngọc Hưng Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 5-2009
Phương pháp nghiên cứu khoa học.
Trang 1
Mục lục
Mục lục 1
Lý do chọn đề tài: 3
I. Mục tiêu: 4
II. Giới thiệu chung: 4

2. Nhược điểm: 24
XI. Tuổi thọ của đèn và những yếu tố ảnh hưởng: 24
TÀI LIỆU THAM KHẢO 27
Phương pháp nghiên cứu khoa học.
Trang 3
Lý do chọn đề tài:

Ngày nay, khi đời sống vật chất của con người ngày càng được nâng cao thì nhu
cầu về đời sống tinh thần cũng không ngừng phát triển. Con người cần giải trí sau khi
làm việc mệt mỏi. Lĩnh vực giải trí hiện nay rất đa dạng và phong phú, đặc biệt âm
nhạc là lĩnh vực phát triển nhất. Một bài hát hay phụ thuộc rất nhiều yếu tố như: chất
giọng ca sĩ, cách hòa âm phối khí, dàn nhạc…Âm thanh trong ca nhạc rất quan trọng
và ampli được coi là xương sống của chất lượng âm thanh. Cùng với sự phát triển của
các linh kiện bán dẫn gọn, nhẹ, giá rẽ thì các loại ampli dùng các linh kiện bán dẫn trên
cũng trở nên thông dụng, dễ mua, và hợp túi tiền của đa số mọi người. Tuy nhiên, chất
lượng âm thanh của các loại ampli này thì không thể thỏa mãn các giới sành nhạc, yêu
nhạc và ampli đèn điện tử vẫn là sự ưu tiên số một trong sự lựa chọn của họ. Hiện nay,
xu hướng quay về với các loại ampli đèn là một nhu cầu và là thú vui của rất nhiều
người. Họ tự thiết kế, lắp ráp cho sản phẩm của mình, tổ chức ra những cuộc thi thiết
kế và lắp ráp ampli đèn với qui mô rất lớn. Linh kiện được quan tâm đặc biệt trong các
loại ampli này là đèn điện tử, nó đóng vai trò quyết định không kém đối với chất lượng
âm thanh của sản phẩm. Nhưng hiện nay giá cả của các loại đèn này rất đắt và khó tìm
vì các hãng sản xuất loại đèn này không còn nhiều và qui mô sản xuất lẻ tẻ. Nhóm
chúng tôi chọn đề tài “Đèn điện tử” là vì sự đặc biệt về công dụng và lịch sử phát triển
của loại linh kiện này.
Phương pháp nghiên cứu khoa học.
Trang 4

I. Mục tiêu:
Trình bày sơ lược về lịch sử phát triển của đèn điện tử.

kế đơn giản song đảm nhiệm chức năng khuếch đại tín hiệu rất thành công. Tất cả các
sơ đồ thiết kế chỉ sử dụng một loại đèn duy nhất được sản xuất thời bấy giờ là đèn 3
cực đốt trực tiếp (direct heating triode). Khi ấy, người chơi phải dùng ampli đèn một
cách rất cẩn thận vì đèn còn hiếm và giá rất cao.
Các ampli cổ đa phần sử dụng biến áp nối tầng (interstage transfomer) để hiệu
suất hoạt động của đèn đạt được mức cao nhất. Thời đó tầng công suất không phải lúc
nào cũng đòi hỏi phải có biến áp bởi vì một số loa cổ có trở kháng rất cao (hơn 2.000
ohm, trong khi ngày nay, đa số đều từ 4-8 ohm) và các loa đời cổ có thể nối trực tiếp
với anode của đèn qua một tụ đầu to khổng lồ.
Những bóng đèn đời đầu có độ khuếch đại và công suất khá hạn chế. Tuy nhiên,
sự phát triển của công nghệ chế tạo đèn đã nhanh chóng biến ampli trio trở thành
những thiết bị thân thiện và ngày càng mạnh hơn, dễ sử dụng hơn. Tính chất phức tạp
của các mạch điện cũng bắt đầu tăng dần.
Đến cuối những năm 50, đầu 60, các ampli dùng transitor gọn nhẹ xuất hiện và
những chiếc đèn vừa to, vừa nóng, lại hoạt động kém hiệu quả đã dần bị lãng quên trên
thị trường đại chúng.
Nhưng vẫn có nhiều nhà sản xuất khẳng định khả năng của đèn khi nó còn có một
số thế mạnh và transistor chưa thể cạnh tranh được. Nhiều hãng sản xuất đồ hi-end lớn
nhỏ đã tiếp tục sản xuất ampli đèn nhiều năm sau khi transitor ra đời. Vào thập kỷ 70,
Jean Hiraga, người tiên phong trong phong trào hi-fi của nước Pháp, là người đầu tiên
Phương pháp nghiên cứu khoa học.
Trang 6
tuyên bố hoàn toàn tin tưởng chất lượng âm thanh của ampli đèn cao hơn hẳn ampli
bán dẫn.
Trong số các hãng kỳ cựu còn tồn tại từ những năm 1970, 1980 cho đến nay có
các tên tuổi như Audio Research, EAR, Jadis, Conrad Johnson, Audio Note và VTL.
Hiện các hãng này đều đang hoạt động cùng với vô số các nhà sản xuất ampli đèn khác
với nhiều hướng thiết kế rất đa dạng.
III. Phân loại:
Đèn điện tử có rất nhiều loại, nhiều công dụng khác nhau nên có rất nhiều cách

Trong một số đèn, người ta dùng loại chất liệu đặc biệt có công thoát của loại
điện tử thấp nên dưới sức hút của anốt có điện áp dương cũng có được điện tử phát xạ.
Những catốt đó là catốt lạnh hay catốt nguội.
2. Catốt quang điện:
Trong các dụng cụ quang điện, catốt phát xạ điện tử không phải do nung nóng mà
do ánh sáng chiếu vào, đó là catốt quang điện .
3. Catốt nhiệt :
Catốt nhiệt là catốt phát xạ điện tử do nung nóng.
a. Catốt nung trực tiếp:
Catốt nung trực tiếp là sợi kim loại thuần như
vônfram hoặc vônfram phủ một lớp thori hoặc kim loại
phủ một lớp áo oxit bari, calci, stronti.
Hinh 1
Phương pháp nghiên cứu khoa học.
Trang 8
Sợi kim loại làm catôt này được mắc vào giá đỡ và có dạng như hình 1 trong đó:
1. Lò xo
2. Tấm đỡ bằng mica
3. Sợi vônfram
4. Lớp áo oxyt
Nung nóng sợi kim loại lên bằng cách đấu hai đầu nung vào một nguồn điện. Tới
nhiệt độ công tác sợi tương ứng thì các catốt đó phát xạ nhiệt điện tử. Trong đó :
- Catốt vônfram 23000 - 27000 độ C
- Catốt thori 16000 - 18000 độ C
- Catốt oxyt 10000 - 11000 độ C
- Catốt bary 7000 - 9000 độ C
Trong loại catốt trên, loại có hiệu quả phát xạ thấp là vônfram, loại có hiệu quả
phát xạ cao là catôt oxýt.
Với 1W công suất nung nóng, catốt vônfram chỉ cho được dòng điện 6mA trong
khi catốt oxýt có thể cho được dòng điện tới 150mA. Catốt nung trực tiếp đồng thời

Catốt nung gián tiếp có kết cấu phức tạp hơn, hiệu
suất sử dụng năng lượng thấp hơn, thời gian gia nhiệt lâu
hơn (tới 40-50 giây), có quán tính về nhiệt lớn hơn. Tuy
nhiên catốt nung gián tiếp có dòng phát xạ đều hơn, nếu nung bằng điện xoay chiều thì
do có quán tính về nhiệt nên ít bị nhạy cảm với sự biến động của dòng nung sợi xoay
chiều.
Hinh 2
Phương pháp nghiên cứu khoa học.
Trang 10
Hinh 3
V. Sự phát xạ điện tử :
Trong đèn điện tử phải có điện tử ở dạng “tự phát xạ điện tử”. Các phương pháp
thông thường là:
Phát xạ nhiệt điện tử.
Phát xạ quang điện tử
Phát xạ thứ cấp.
1. Phát xạ điện tử:
Kim loại đem nung nóng lên thì các điện tử chuyển động mạnh thêm. Tới một
mức độ năng lực khá cao thì một số điện tử có thể thoát khỏi mặt kim loại và bay ra
ngoài ở dạng tự do.
Sự phát xạ do nung nóng đó gọi là sự phát xạ nhiệt điện tử
Hình 3 trình bày sự phát xạ nhiệt điện tử của thanh kim loại được nung nóng.
Trong hình vẽ này:
1. Sợi kim loại được nung nóng
2. Hạt nhân của các nguyên tử kim loại
3. Các điện tử tự do
4. Các điện tử thoát ra với tốc độ lớn
5. Các điện tử thoát ra với tốc độ nhỏ
Phương pháp nghiên cứu khoa học.
Trang 11

giá đỡ và có dây nối ra phía ngoài tới các chân điện tử
ở dây đèn để nối vào các mạch điện ngoài.
Catốt là một trong những loại catốt đã nêu ở trên,
có thể là nung sợi trực tiếp hoặc nung sợi gián tiếp.
Anốt thường bằng kim loại (kền hoặc thép mạ kền).
Trong đèn hai cực chỉ có catốt phát xạ nhiệt điện tử,
anốt không phát xạ điện tử. Vì vậy khi anốt có điện áp
dương nó sẽ hút điện tử từ anốt, tạo thành một luồng
điện tử chạy từ catốt sang anốt. Dòng điện do đó được hình thành. Khi anốt có điện áp
âm thì nó sẽ đẩy điện tử, catốt lúc này có điện áp dương, hút điện tử nhưng vì anốt
không phát xạ điện tử nên không có luồng điện tử đi từ anốt sang catốt. Lúc này không
có dòng điện.
Như vậy đặc tính cơ bản của đèn hai cực là chỉ dẫn điện theo một chiều. Chiều
dòng điện đó là chiều ngược với chiều chuyển động của điện tử tức là chiều đi từ anốt
sang catốt.
Trong đèn hai cực, dòng điện chạy qua catốt gọi là dòng catốt và thường ký hiệu
là Ik; dòng điện chạy qua anốt gọi là dòng anốt và thường ký hiệu là Ia; dòng điện chạy
qua sợi nung để nung nóng catốt gọi là dòng điện nung sợi và thường ký hiệu là Ii.
 Mạch điện của đèn hai cực:
Phương pháp nghiên cứu khoa học.
Trang 13
Mạch điện của đèn hai cực trình bày
trên hình 4. Hình 4-a trình bày mạch điện
đầy đủ.
FF là sợi nung được đấu vào nguồn Ei
là nguồn nung sợi. Dòng Ii là dòng nung
sợi. Mạch gồm nguồn Ei và sợi nung FF
là mạch nung sợi.
A là anốt được đấu vào cực + của nguồn Ea là nguồn cao áp cung cấp cho anốt.
Trên hình vẽ dùng đèn nung sợi trực tiếp nên sợi nung đồng thời là catốt K. Một đầu

đèn hai cực đã vẽ đơn giản, các mạch sợi nung
và mạch anốt chỉ cần biểu thị tới đầu nối vào
nguồn Ei và Ea hoặc có thể lược đi không vẽ mạch nung sợi như hình 4-c coi rằng
đương nhiên phải có đấu mạch nung sợi thì đèn mới làm việc được hoặc mạch nung
sợi đó đã được thể hiện ở một phần khác của sơ đồ.
Mạch nung sợi đèn hai cực có thể dùng điện xoay chiều. Trên sơ đồ có thể vẽ
mũi tên từ hai đầu sợi nung FF chỉ tới ký hiệu cuộn dây ở biến áp cung cấp cho
mạch nung sợi, không cần kéo dài nét vẽ tới tận cuộn dây làm rối mắt khi đọc sơ
đồ.
2. Đèn điện tử 3 cực:
Từ khi Liđơ forét đưa thêm những mắt lưới đặt giữa anốt và catốt đèn hai cực thì
đèn ba cực ra đời và có nhiều tác dụng kỹ thuật.
Lưới là những vòng dây mảnh đặt trên những giá đỡ và nằm giữa anốt và catốt.
Luồng điện tử bay từ catốt sang anốt phải bay qua những mắt lưới và bị lưới điều khiển
khống chế. Lưới được ký hiệu là g và được đấu vào nguồn điện áp để cung cấp cho
lưới gọi là nguồn điện lưới. Điện áp đo giữa lưới và catốt gọi là điện áp lưới Ug.
Hình 5 là hình vẽ cắt cho thấy rõ kết cấu bên trong của một đèn ba cực, trong đó:
Hinh5
5

Phương pháp nghiên cứu khoa học.
Trang 15
1. Vỏ thủy tinh
2. Anốt
3. Catốt
4. Cục ghéttơ để hút khí, nâng cao độ chân không
5. Tấm mica làm giá đỡ
6. Lưới điều khiển
7. Sợi nung
8. Chân đèn.

0, dòng Ia = 10mA, dòng lưới
Ig = 0. Điện áp anốt là 100V.
 Ở hình b: Điện áp lưới là âm,
cụ thể là Ug = - 3V do nguồn
điện lưới Eg đấu cực + vào
catốt và cực – vào lưới. Lúc
này dòng là bị giảm đi còn Ia
= 5mA. Dòng lưới Ig = 0.
 Ở hình c: Điện áp lưới là
dương. Cụ thể là Ug=+3V do
nguồn điện lưới Eg đấu cực + vào lưới và cực – vào catốt. Lúc này dòng Ia tăng
lên thành 30mA. Đồng thời cũng xuất hiện dòng lướI Ig=2mA.
 Ở hình d: Điện áp vẫn dương, trị số lại tăng lên (Ug=+5V)
. Lúc này dòng Ia tăng lên thành 40mA. Dòng Ig cũng tăng lên thành 3 mA.
Như vậy điện áp lưới có tính chất khống chế rõ rệt :
- điện áp lươí âm, dòng Ia giảm nhỏ, không có dòng Ig.
- Nếu trị số điện áp của lưới dương, dòng Ia tăng lên , dòng Ig xuất hiện.
Hinh 7
Phương pháp nghiên cứu khoa học.
Trang 17
Nếu trị số điện áp của lưới âm quá hoặc dương quá ta sẽ có hiện tượng cắt dòng
anốt Ia như trình bày ở hình 8.
- Ở hình 8-a điện áp lưới quá
âm (Ug= -50V). Lúc này đương
nhiên là dòng lưới Ig=0, dòng anốt Ia
cũng bằng 0 vì lưới âm quá, đẩy tất
cả các điện tử nào tới anốt được để
tạo thành dòng anốt Ia. ta nói dòng
anốt đã bị cắt. Điện áp lưới làm cắt
dòng anốt Ia là điện áp cắt.

- Lưới thứ hai gần anốt hơn lưới g1 và gọi là lưới chắn hay lưới g2.
Cấu tạo bên trong đèn và vị trí của g1,g2 trình bày ở hình 30 trong đó:
Lưới thứ nhất g1 có điện áp một chiều là âm so với catôt. Ta gọi điện áp đó là
thiên áp lưới g1
Lưới thứ hai g2 có điện áp dương so với catốt và do ở gần ca tốt hơn anốt nên tuy
điện áp g2 không bằng điện áp anốt Ua, dòng điện tử bị lưới g2 hút rất mạnh. Như vậy
thì dòng 1a được lớn lên. Độ dốc S của đèn có trị số lớn, hệ số khuếch đại µ của đèn
cũng tăng lên.
Lưới chắn g2 đặt giữa anốt và lưới g1 do đó nó có tính chất một màn chắn. Màn
chắn này lại được nối đất về mặt xoay chiều thông qua một tụ điện có điện dung tương
đối lớn. Do đó điện dung giữa anốt và lưới điều khiển g1 bị giảm đi và ảnh hưởng của
điện dung thông đường Cga bị hạn chế.
Như vậy đèn bốn cực đã khắc phục được 2 nhược điểm cơ bản của đèn ba cực.
4. Đèn năm cực:
Để khắc phục nhược điểm của đèn bốn cực, người ta đặt thêm giữa lưới g2 và
anốt một lưới thứ ba g3 có điện áp bằng điện áp catốt. Như vậy những điện tử phát xạ
Phương pháp nghiên cứu khoa học.
Trang 19
thứ cấp từ anốt bắn ra bị lưới g3 đẩy trở lại anốt và không bị lưới g2 hút nữa, lưới thứ
ba g3 do đó được gọi tên là lưới triệt. Đèn có 3 lưới đó là đèn năm cực,
 Cấu tạo bên trong của đèn 5 cực gồm :
1. Bầu thủy tinh
2. Màn bọc kim phía ngoài.
3. Anốt
4. Giá đỡ các vòng lưới
5. Màn chắn bọc kim phía trong
6. Dây nối
7. Chân đèn
8. Tấm mica làm giá đỡ
9. Lưới triệt g3

Khi Ui = 6V thì sự biến thiên của dòng Ia theo đường đặc tuyến tương ứng như
với đường đặc tuyến ở hình 9-a.
Khi giảm điện áp nung sợi Ui xuống còn 5,5 V thì ở đoạn đầu, đặc tuyến cũng
phản ánh sự biến thiên của Ia tỷ lệ với Ua nhưng hiện tượng bão hòa xuất hiện sớm
hơn: khi Ua = 20 V thì dòng Ia đã bị bão hòa rồi. Đó là vì khi nung sợi giảm đi, nhiệt
độ catốt giảm đi thì dòng phát xạ cũng giảm theo.
Nếu giảm Ui xuống còn 4,5 V thì hiện tượng bão hòa lại xuất hiện sớm hơn, với
Ua = 12 V dòng Ia đã bị bão hòa rồi.
Tóm lại, đặc tuyến anốt của đèn hai cực phản ánh sự biến thiên của dòng anốt Ia
theo sự biến thiên của điện áp anốt Ua. Sự biến thiên này không đồng đều, có lúc bão
hòa tức là dù Ua có tăng nhưng Ia sẽ không tăng.
Phương pháp nghiên cứu khoa học.
Trang 21
Đèn hai cực như vậy là một phần tử phi
tuyến tức là không tuân theo định luật Ôm
(theo định luật Ôm, dòng điện tăng theo tỷ lệ
thuận với điện áp).
2. Đặc tuyến anốt của đèn 3 cực.
Đặc tuyến anốt của đèn ba cực biểu thị sự biến thiên của dòng anốt Ia theo sự
biến thiên của điện áp anốt . Trong đồ thị đặc tuyến anốt, tung độ vẫn biểu thị dòng
điện áp anốt Ua.
Với mỗi trị số Ug khác nhau ta vẽ được một đường đặc tuyến anốt. Tập hợp
những đặc tuyến anốt đó lại ta được một họ đặc tuyến anốt như hình 11
IX. Ứng dụng:
1. Đèn hai cực:
Đèn hai cực có 2 công dụng cơ bản là nắn điện và tách sóng
 Nắn điện :
Là dùng đèn hai cực đấu trong mạch điện để biến đổi dòng xoay chiều thành
dòng một chiều.
Mạch dùng đèn hai cực nắn điện như hình 12

mạch lưới nhận tín hiệu cần khuếch đại và trên gánh mắc ở mạch anốt ta nhận thấy
được tín hiệu đã khuếch đại

Tuỳ theo tần số của tín hiệu mà bố trí linh kiện ở mạch vào và gánh ở mạch ra.
Hình 14a là mạch khuếch đại cao tần có mạch lưới là khung cộng hưởng L1C1 và gánh
anốt là khung cộng hưởng L2C2.
Hình 14b là mạch khuếch đại âm tần có mạch vào lưới là Micro và biến áp vào,
gánh anốt là ống nghe T.
b. Tạo sóng:
Mạch điện dùng đèn ba cực để tạo sóng trình bày ở hình 15. Khi khóa K đóng thì
anốt được cấp cao áp. Có sự ghép giữa cuộn L của khung cộng hưởng LC ở mạch anốt
với cuộn Lg ở mạch lưới. Sự ghép đó tạo nên sự hồi tiếp và mạch điện sẽ ở trạng thái
tự kích: tự nó tạo ra dao đông có tần số bằng tần số cộng hưởng của khung cộng hưởng
LC.
3. Đèn điện tử 4 cực:
Đèn bốn cực cũng được sử dụng để khuyếch đại và tạo dao động như đèn ba cực.
Khi dùng đèn bốn cực cần lưu ý về trình tự cấp điện cho các cực, nếu không cấp
điện đồng thời thì phải cấp điện cho mạch anốt trước khi cấp điện cho mạch lưới g2.
Nếu cấp điện cho lưới g2 trước thì trong khoảng thời gian Ua = 0, dòng lưới sẽ có trị số
rất lớn, có thể vượt qua trị số cho phép và làm cho công suất tiêu tán trên lưới g2 (Pg2)
lớn quá mức và làm hỏng đèn.
Trong những mạch điện dùng những nguồn khác nhau cung cấp riêng rẽ cho anốt
và cho lưới g2 thì phải bố trí mạch bảo vệ đảm bảo cho anốt, đồng thời khi đang khai
thác nếu bị mất điện áp Ug2 thì phải tự động cắt mạch cung cấp cho anốt hoặc tắt điện
toàn máy. Những mạch rơle có thể thực hiện được những yêu cầu này.
Phương pháp nghiên cứu khoa học.
Trang 24
X. Ưu, nhược điểm của đèn điện tử so vơi các linh kiện bán dẫn khác:
1. Ưu điểm:
Do điện tử có khối lượng rất nhỏ, chuyển động hầu như không có quán tính nên