PODSTAWOWE INFORMACJE I CHARAKTERYSTYKA LAMP ELEKTRONOWYCH

Krótka historia lamp elektronowych

Lampy elektronowe są podstawowym elementem praktycznie każdego odbiornika radiowego (poza częścią odbiorników detektorowych). Pierwszą prawdziwą lampę zbudował w roku 1904 J. A. Fleming - diodę próżniową, czyli lampę z dwoma elektrodami: katodą i anodą. Była to pierwsza lampa z katodą żarzoną. U podstaw tego wynalazku legło kilka innych odkryć fizycznych i wynalazków dokonanych jeszcze w XIX wieku. Historycznie pierwszym z nich było odkrycie dokonane dużo wcześniej, bo aż w 1858 roku przez tandem niemieckich naukowców - Heinricha Gesslera który opracował pierwszą praktyczną pompę próżniową i Juliusa Pluckera który z kolei zaobserwował promienie katodowe naprzeciwko katody rury wyładowczej. Następnie stwierdzono, że promienie te są wysyłane przez katodę rury i mają ładunek ujemny. Dalsze badania doprowadziły do odkrycia jednej z najważniejszych cząstek elementarnych - elektronu, a promienie katodowe okazały się po prostu strumieniem elektronów wyrzucanych przez katodę. Promienie katodowe mają jeszcze jedną przydatną cechę, wykorzystywaną bardzo powszechnie do dziś: padając na różne materiały pobudzają je do świecenia - to zjawisko wykorzystał Karol Ferdynand Braun budując pierwszą w historii lampę obrazową - nazwaną oczywiście lampą Brauna. Wynalazek ten został dokonany jeszcze w XIX wieku, mianowicie w roku 1897. W tym roku Braun zaprezentował ideę oscyloskopu pozwalającego obejrzeć kształt impulsów elektrycznych.

Lampa Brauna miała jeszcze zimną katodę, a elektrony były promieniowane pod wpływem jej bombardowania przez rozpędzone do dużych prędkości jony dodatnie. Następnie promienie wyemitowane z katody były ogniskowane w jeden wąski strumień za pomocą zwykłej płytki z otworkiem i padały na ekran wywołując jego świecenie w tym punkcie w którym promień elektronów padał na powierzchnię ekranu. Przykładając z zewnątrz pole magnetyczne lub elektryczne można było plamkę przesuwać po ekranie - pola te przyciągają ujemnie naładowane elektrony i zmieniają ich tor lotu. Zjawisko to, wtedy jeszcze niezbyt dobrze poznane okazało się być podstawowym zjawiskiem umożliwiającym później konstrukcję lamp radiowych.

Drugim wynalazkiem z "dziedziny lampowej" była fotokomórka próżniowa. Wynaleziona została odrobinkę wcześniej, bo w 1892 roku przez dwóch fizyków: Juliusa Elstera i Hansa Geitela. Była ona rezultatem badań nad promieniami katodowymi: okazało się, że promienie katodowe mogą być emitowane z katody również po oświetleniu jej dowolnym światłem, w dodatku natężenie tych promieni okazało się wprost proporcjonalne do natężenia padającego światła. Również i ten typ lampy wykorzystywany jest do dzisiaj, a umożliwił on również powstanie innego oczekiwanego wynalazku - kina dźwiękowego. Za wyjaśnienie istoty tego zjawiska, nazywanego efektem fotoelektrycznym zewnętrznym w 1921 roku nagrodę Nobla dostał Albert Einstein.

Pierwsza dioda skonstruowana przez Fleminga pośrednio zawdzięcza swoje zaistnienie słynnemu wynalazcy - Tomaszowi Edisonowi. W roku 1883 Fleming pracował w laboratorium Edisona nad rozwiązaniem istotnej wady wczesnych żarówek - zaczerniania od zewnątrz bańki żarówki. Jednym z układów eksperymentalnych mających wyjaśnić to zjawisko była żarówka z zatopioną w bańce metalową płytką (ang. "plate", do dzisiaj słowo to po angielsku oznacza anodę). Gdy Fleming podłączył do tej płytki dodatnie napięcie zauważył przepływ prądu. Nie pomogło to w rozwiązaniu problemu żarówek i eksperyment został zapomniany. Dopiero w na początku XX-tego wieku, gdy Fleming pracował nad detektorami fal radiowych przypomniał sobie własny eksperyment z żarówką i jednokierunkowy przepływ prądu. Identyczny układ z sukcesem zastosował do detekcji sygnałów radiowych tworząc tym samym pierwszą lampę próżniową - diodę.

Niemalże od razu po wynalezieniu i opatentowaniu diody próżniowej rozpoczęły się prace nad jej ulepszeniem, w celu uzyskania jeszcze czulszego detektora. Znaczący postęp polegał na wstawieniu pomiędzy anodę i katodę dodatkowej elektrody nazywanej siatką, która była elementem regulującym przepływ elektronów między katodą a anodą. Osobą która (oficjalnie) jako pierwsza tego dokonała był amerykański wynalazca Lee de Forest w roku 1906. Od tej pory nastąpił dynamiczny rozwój lamp radiowych, obejmujący nowe metody uzyskiwania próżni, opracowywanie coraz lepszych materiałów na elementy lampy, zwłaszcza katody, oraz opracowywanie nowych typów lamp eliminujących wady typów poprzednich.

Podstawowe informacje o katodach stosowanych w lampach elektronowych

Źródłem elektronów w lampie jest zawsze katoda, lecz metody uzyskiwania emisji elektronów mogą być różne. Najpopularniejsza jest zdecydowanie katoda gorąca, tzw. termokatoda, gdzie źródłem promieniowanych elektronów jest wysoka temperatura - od 600 do 1200 stopni Celsjusza. Początkowo katodą był drucik wolframowy lub z innego trudnotopliwego metalu, identyczny jak żarniki w zwykłych żarówkach. Ma on jednak wadę - emituje tych elektronów bardzo niewiele na jednostkę powierzchni, i wymaga dostarczenia dużych mocy - należy go podgrzać do wysokiej temperatury, wyższej niż w innych rodzajach katod, dlatego też katoda wolframowa aby uzyskać zadaną wielkość emisji elektronów musi być większa (a dokładniej mieć większą powierzchnię) niż inne rodzaje katod i zużywa dużo więcej mocy na żarzenie

Poradzono sobie z tym pokrywając powierzchnię emitującą drucika różnymi materiałami: torem (katoda torowana), tlenkami baru i strontu lub innych metali alkalicznych (katoda tlenkowa) i innymi. Materiały te, w zależności od rodzaju mają w tej samej temperaturze nawet kilkunastokrotnie większą emisyjność z tej samej jednostki powierzchni w porównaniu do czystego wolframu. Tak więc, aby uzyskać taki sam prąd katody jak dla katody wolframowej w porównaniu z nią katody te mogą być mniejsze, i pracować w niższej temperaturze, dzięki czemu wymagają znacznie mniej mocy do żarzenia. Niestety katody te mają swoje wady, do najistotniejszych z nich należy ograniczona żywotność tych katod (do 15000 godzin pracy) spowodowana powolnym parowaniem cieniutkiej powierzchni aktywnej i jej "zatruwaniem" przez resztki gazów. Dodatkowo są bardzo wrażliwe na pracę w niewłaściwej temperaturze - za mała i za duża kilkukrotnie obniża ich żywotność. Drugą wadą jest to, że nie mogą pracować przy bardzo dużych wartościach napięć anodowych. Niemniej jednak, ze względu na swoje zalety są stosowane niemal wyłącznie w lampach odbiorczych (małej mocy) i w lampach nadawczych mniejszej mocy, a katoda torowana w lampach nadawczych dużej mocy.

Jeżeli element grzejny (drucik wolframowy, ewentualnie pokryty materiałem polepszającym emisję) jest jednocześnie elementem emitującym elektrony mówimy o katodzie bezpośrednio żarzonej, bo element grzejny bezpośrednio emituje elektrony. W sytuacji, gdy element grzejny tylko ogrzewa element emitujący elektrony (na ogół jest to rurka metalowa, wewnątrz której jest umieszczony drut grzejnika), ale jest od niej elektrycznie odizolowany, to mamy katodę żarzoną pośrednio. Umożliwia ona bezproblemowe żarzenie lamp prądem zmiennym, lub podłączenie katody lampy do innego potencjału niż napięcie żarzenia. Lampę żarzoną pośrednio jeżeli chcemy żarzyć prądem zmiennym, to zmienne napięcie żarzenia obecne na katodzie dodaje się do napięcia sygnału i generuje zakłócenia (przydźwięk)  w układzie, aby wyeliminować ten wpływ trzeba budować specjalne układy, a i tak nie zawsze się da wyeliminować go w pełni. W przypadku katody pośrednio żarzonej problem odpada - zmienne napięcie żarzące nie przedostaje się do odizolowanej katody, która może być podłączona do dowolnego potencjału stałego. Inną zaletą katod pośrednich jest możliwość wspólnego żarzenia kilku lamp, których katody są połączone do różnych napięć. Dla lamp żarzonych bezpośrednio żarzenie każdej lampy musiałoby mieć oddzielne zasilanie, co bardzo komplikuje układ. Wadą katod pośrednio żarzonych jest większa moc potrzebna do ich poprawnej pracy, jednak ich zalety powodują, że w przypadku lamp odbiorczych jest stosowana prawie wyłącznie. Wyjątkiem są tylko lampy przeznaczone do zasilania z baterii - baterie dają prąd stały, więc nie ma kłopotów z przydźwiękiem, a przy zasilaniu bateryjnym ważne jest oszczędzanie energii. Innym istotnym parametrem katod jest współczynnik wykorzystania katody - jest to stosunek maksymalnego dopuszczalnego prądu jaki katoda może emitować w czasie pracy do maksymalnego prądu możliwego do uzyskania przy danej temperaturze katody.

Jako katody pośrednio żarzone stosowane są w zasadzie wyłącznie katody tlenkowe, pozostałe rodzaje katod są katodami bezpośrednio żarzonymi. Ponadto różne rodzaje katod mają różne właściwości. Najprostszą technologicznie i jednocześnie mającą najgorsze parametry jest katoda wolframowa. Ma ona najwyższą temperaturę pracy ze wszystkich rodzajów katod - 2500K, charakteryzuje się najmniejszą emisyjnością na jednostkę powierzchni katody i na jeden wat mocy zużytej na żarzenie. Jednak bez żadnej szkody dla katody jej normalny prąd w czasie pracy może osiągać wartości bliskie maksymalnej możliwej emisji - współczynnik wykorzystania katody jest bliski jedności. Katoda wolframowa jest odporna na silne pola elektryczne - może pracować w lampach w których napięcie anody osiąga bardzo duże wartości - nawet powyżej 100kV, jest też jednocześnie w miarę trwała - jej trwałość jest ograniczona prędkością parowania wolframu z powierzchni i silnie zależy od temperatury - im większa temperatura tym mniejsza trwałość, ale za to większa emisyjność. W praktyce tak się dobiera temperaturę katody aby trwałość wynosiła kilka tysięcy godzin, jednak jeżeli nie jest wymagany duży prąd katody temperaturę można obniżyć - katoda wolframowa nie jest wrażliwa na niedożarzenie. Katoda wolframowa nie jest już praktyce używana - stosuje się ją tylko wtedy, gdy bardzo duże napięcia anodowe nie pozwalają na użycie katod o lepszych parametrach, albo w sytuacji gdy zależy nam na pracy lampy z maksymalną możliwą emisją (nasycenie katody) - stosowane np. w lampach szumowych.

Katoda torowana jest w zasadzie odmianą katody wolframowej - jest to drucik wolframowy z niewielkim (1 - 2%) dodatkiem toru. Przez specjalne przygotowanie katody nazywane aktywowaniem tworzy się na powierzchni tego drucika cienka, kilkuatomowej grubości zaledwie warstwa toru, która sprawia że emisyjność takiej powierzchni gwałtownie rośnie, lecz współczynnik wykorzystania katody jest znacznie mniejszy - ok. 0,2 - 0,3. Tor odparowujący z powierzchni jest uzupełniany dyfuzją z głębi drucika. Katoda ta ma dużo lepsze parametry - emisyjność na jednostkę powierzchni i w stosunku do mocy żarzenia, ma też jednak wady: jest bardzo wrażliwa na zmianę temperatury pracy - w za wysokiej temperaturze warstwa toru szybciej paruje niż jest uzupełniana dyfuzją z głębi drucika, w za niskiej gwałtownie spada prędkość dyfuzji toru. Niewłaściwe żarzenie może spowodować znaczny spadek jej trwałości (zmiana napięcia żarzenie o kilka procent powoduje spadek trwałości o połowę), podobnie zanieczyszczenie powierzchni jonami i resztkami gazów. Z tego ostatniego względu katody torowane wymagają bardzo dobrej próżni w lampie i nie mogą pracować przy tak wysokich napięciach jak katody wolframowe, chociaż napięcie te osiągają wartości do 30kV. Katody te stosowane są głównie do lamp nadawczych i prostowniczych wysokonapięciowych (do 30kV), kiedyś również były stosowane do normalnych lamp odbiorczych.

Najpopularniejszym rodzajem katod jest katoda tlenkowa. Jest to rdzeń metalowy, najczęściej niklowy, pokryty warstwą tlenków zapewniających odpowiednie własności emisyjne. Katoda może być wykonana jako bezpośrednio żarzona - powierzchnia drucika oporowego stanowiącego żarnik jest pokryta warstwą tlenków (np. w lampie AZ1) lub pośrednio - katoda jest rurką  pokrytą tlenkami wewnątrz której znajduje się odizolowany od niej żarnik (np. AC2). W czasie pracy tlenki rozkładają się na powierzchni katody tworząc cieniutką kilkuatomową warstwę aktywną. Atomy które odparują z powierzchni są podobnie jak w katodzie wolframowej uzupełniane dyfuzją z głębszych warstw. Katoda ta ma doskonałe własności emisyjne - charakteryzuje się bardzo dużą emisyjnością, dużą sprawnością - potrzebuje stosunkowo małej mocy żarzenia do uzyskania odpowiedniego prądu katody, oraz niską temperaturą pracy - ok. 1100K. Jest też znacznie mniej wrażliwa na niewłaściwą temperaturę - różnica 5% mocy żarzenia nie wpływa znacząco na jej trwałość. Niestety, katoda tlenkowa jest za to bardzo wrażliwa na zatruwanie jonami, do tego jeżeli jony te mają dużą energię (w sytuacji gdy napięcie anodowe osiąga duże wartości) wnikają one głęboko w warstwę tlenków niszcząc jej strukturę, dlatego napięcia anodowe lamp z katodą tlenkową nie mogą przekraczać 2kV. Inną niekorzystną cechą jest obecność tzw. oporności skrośnej - jest to oporność warstwy tlenków pomiędzy emitującą powierzchnią a metalowym podłożem - może osiągać wartości kilkuset omów na cm² powierzchni!. Zatrucie katody jonami powoduje dodatkowo silny wzrost tej oporności. Ze względu na istnienie oporności skrośnej współczynnik wykorzystania katody jest bardzo niewielki - nawet 0.01. Oporność ta pojawia się dopiero po pewnej chwili (kilku mikrosekund) przy poborze dużego prądu z katody, więc katody te mogą pracować impulsowo osiągając chwilowo dużo większy prąd niż przy pracy ciągłej, jednak po takim impulsie musi nastąpić czas przerwy w którym katoda się regeneruje. Jeżeli katoda oddaje zbyt duży prąd przy pracy ciągłej na oporności skrośnej odkłada się pewne napięcie, co powoduje powstanie w tej warstwie silnego pola elektrycznego (warstwa ta jest bardzo cienka, więc nawet niewielkie napięcie wytworzy bardzo silne pole). Jeżeli pole to będzie zbyt silne to nastąpi przebicie warstwy tlenków, widoczny będzie przy tym błysk, oraz zostanie wytworzona pewna ilość gazów (jest to widoczne często w lampie prostowniczej jeżeli wyjście zasilacza jest zwarte). Wyładowanie takie nie niszczy katody, ale zmniejsza żywotność lampy ze względu na emisję gazu. Pomimo swoich wad katody tlenkowe są stosowane do praktycznie wszystkich lamp odbiorczych i nadawczych małej mocy, mają trwałość rzędu kilku tysięcy godzin w normalnym wykonaniu, a w wykonaniu specjalnym (specjalne tlenki, inna technologia redukująca opór skrośny itp.) kilkadziesiąt tysięcy a nawet powyżej stu tysięcy godzin pracy.

Drugim dość powszechnie używanym rodzajem katod jest fotokatoda - emisja elektronów powstaje na skutek oświetlenia powierzchni katody światłem o odpowiedniej długości fali. Wydajność tej katody jest bardzo mała, zależy liniowo od jej rozmiarów i natężenia światła, stosowana jest wszędzie tam, gdzie trzeba zmierzyć jasność oświetlenia, albo tylko wykryć fakt oświetlenia lub nieoświetlenia przedmiotu (fotokomórka).

Ostatnim powszechniej spotykanym rodzajem katod jest katoda wtórna. Emisja z tej katody zachodzi pod wpływem bombardowania jej odpowiednio szybkimi elektronami, które uderzając o jej powierzchnię wybijają z niej nowe elektrony. Potrafi ona wzmacniać prąd (ale nie moc!), gdyż jeden elektron padający może wybić kilka elektronów wtórnych, oczywiście łączna energia tych elektronów nie może być większa od energii elektronu wybijającego. Katoda tego typu była stosowana dawniej w lampach odbiorczych, tzw. lampach o emisji wtórnej w celu uzyskania ich specjalnych parametrów, m.in. dużego wzmocnienia, oraz w krotnikach fotoelektrycznych, inaczej nazywanych fotopowielaczami.

Rola getteru w lampach elektronowych

Większość lamp elektronowych wymaga, aby wewnątrz bańki panowała próżnia - takie lampy nazywany kenotronami (Są też lampy gazowane - gazotrony, ale teraz nie będziemy o nich mówić). Jeżeli wewnątrz lampy znajdzie się za dużo gazu, to rozpędzone elektrony zderzając się z jego atomami będą je jonizować - powstaną jony dodatnie i ujemne elektrony. W sytuacji, gdy ciśnienie gazu albo napięcie na lampie będzie odpowiednio duże, to nowo powstałe elektrony i jony będą przyspieszane przez pole elektryczne występujące w lampie, dalej będą się zderzać z następnymi atomami gazu i zapali się w lampie łuk elektryczny, co prowadzi do niemalże natychmiastowego jej zniszczenia. Jeżeli ciśnienie gazów będzie za małe, aby zapalić łuk przy danym napięciu to jony dodatnie będą się poruszały w stronę ujemnej elektrody - katody, ponieważ będą się poruszać w silnym polu elektrycznym wytwarzanym przez napięcie anodowe rozpędzą się do dużej prędkości, czyli uzyskają znaczną energię. Tą energię przekażą elektrodzie w którą uderzą - katodzie, co spowoduje szybsze jej zużycie i to a dwa sposoby: przez podgrzanie i zatrucie wnikającymi do warstwy emisyjnej jonami. Podgrzanie dodatkowe katodzie (zwłaszcza tlenkowej) szkodzi - jeżeli pracuje ona w za wysokiej temperaturze jej powierzchnia czynna odparowuje z jej powierzchni - katoda traci emisyjność, ponadto istnieje zwiększone ryzyko przepalenia się włókna żarzenia. Drugim czynnikiem uszkadzającym katodę jest jej "zatrucie" - obce jony wnikając w powierzchnię katody niszczą jej strukturę chemiczną - na powierzchni katody tworzą się nowe związki chemiczne które bardzo skutecznie obniżają zdolność emisyjną powierzchni katody. Gazy wewnątrz bańki mogą się brać z kilku źródeł: Z nieszczelności wszelkiego rodzaju przepustów przez szkło bańki (np. przy wyprowadzeniach), mogą się wydzielić tzw. gazy powierzchniowe - są to atomy gazów mocno przyczepione do powierzchni ciał stałych, które się uwalniają m.in. przy wysokiej temperaturze, oraz jakieś resztki gazów zawsze pozostają po procesie produkcji lampy.

W celu zapobieżenia zbierania się gazów powierzchnia wewnętrzna bańki pokryta jest getterem, czasami nazywanym po polsku pochłaniaczem. We współczesnych lampach ma on na ogół kształt mniejszej lub większej lustrzanej plamy wewnątrz bańki. Jeżeli jest dobry - czyli kiedy lampa ma próżnię powinien mieć srebrzysty metaliczny kolor, kiedy lampa nie ma próżni - robi się najczęściej zupełnie przezroczysty, albo zamienia się w biały nalot. W czasie produkcji getter był umieszczany w zbiorniczkach np. w kształcie obręczy lub metalowe płytki, w czasie produkcji jest rozpylany na powierzchnię szkła tworząc lustrzaną warstwę. W innych typach lamp (np. w radzieckich 6С19П) wykorzystany jest getter innego rodzaju pokrywający powietrznię anody. W lampach starego typu produkowanych w tzw. procesie azydkowym getter jest koloru czarnego i pokrywa całą wewnętrzną powierzchnię bańki, np. w pierwszych seriach lamp typu RES164 czy A409. Z kolei pierwsze historycznie gettery fosforowe tworzyłyby na wewnętrznej ściance bańki przeźroczyste, kolorowe pokrycia, np. w kolorze żółtym czy pomarańczowym. Jako ciekawostkę można podać, iż pierwsze lampy z getterem barowym (lustrzanym) bywały malowane na 'fosforowe' kolory, ze względy na przyzwyczajenie klientów: "lampa kolorowa = lampa lepsza".

Typowe uszkodzenia lamp elektronowych

Lampy wbrew pozorom są urządzeniami bardzo niezawodnymi, w wielu sytuacjach lepszymi pod tym względem od tranzystorów i układów scalonych. Najczęściej spotykaną usterką lamp jest utrata emisyjności katody - katoda traci zdolność emisji elektronów i nie może już zapewnić właściwej wartości prądu katodowego. Na zużycie się najbardziej narażone są katody tlenkowe i torowane. Nie jest to w zasadzie usterka, tylko cecha lampy wynikająca z zasady działania katoda z aktywowaną powierzchnią emitującą.

Objawy zużycia lamp w odbiorniku mogą być bardzo różne, zależne od odbiornika, rodzaju, a nawet marki lampy, oraz od układu w którym lampa pracuje. Najczęściej spotykane efekty to utrata czułości odbiornika lub wzrost zniekształceń odtwarzanego sygnału, zwłaszcza w jego głośniejszych częściach. Czasami zużyte lampy przez chwilę po włączeniu mają parametry nominalne (tak jak zużyta bateria od latarki może przez chwilę zapalić żarówkę), wtedy przez chwilę radio gra normalnie po czym odbiór gwałtownie się pogarsza. Zużywanie się katod jest normalnym efektem towarzyszącym pracy lampy, ale może zostać przyśpieszone przez niewłaściwe parametry pracy lampy: za mała lub za duża temperatura katody (czyli za małe lub za duże napięcie żarzenia), bombardowanie katody przez jony dodatnie (zatrucie katody przez gazy resztkowe), zbyt silne pole elektryczne wewnątrz lampy, powodowane przez nadmierne napięcia zasilające elektrody lampy, oraz przez warunki zewnętrzne, na ogół oznaczające niewłaściwe (za małe) chłodzenie lampy.

Lampa typowo pracuje od 1000 do 2000 godzin, jednak niewłaściwe warunki eksploatacji może ten okres skrócić nawet do kilkunastu godzin. Te katalogowe 1000 lub 2000 godzin to gwarantowany typowy czas pracy w warunkach nominalnych, bardzo często lampy pracują znacznie dłużej, zwłaszcza jak nie będą obciążane w sposób maksymalny. Niezależnie od tego istnieją lampy tzw. długożyciowe, dla których producent gwarantuje typowy czas pracy i 10000 godzin. Zużycia lampy nie określi się bez specjalnego przyrządu, gdyż nie daje ono żadnych widocznych z zewnątrz efektów. Często lampy które dużo pracowały, zwłaszcza jeżeli były mocno obciążone mają tęczowe obwódki dookoła getteru, ale nie oznacza to, że lampa musi być zużyta. Kryteria długowieczności lamp są różne, określone dla danego typu w katalogu, typowo jest to prąd emisyjny katody, nachylenie charakterystyki i prąd upływu siatki pierwszej.

Do określania stopnia zużycia lamp służą specjalne testery, o różnym stopniu skomplikowania i w różny sposób określające sprawność lampy. Najprostsze i najpopularniejsze traktują lampę jak diodę i mierzą prąd katody lampy przy pewnym ustalonym (w danym typie miernika) napięciu anodowym. Podają one sprawność lampy w procentach, 100% to wartość emisji katody nowej lampy danego typu, 50% - połowa tej wartości, itd. Lampa która nie ma stuprocentowej emisji nie musi się koniecznie kwalifikować do wyrzucenia, może pracować poprawnie w większości układów nawet z 50-cio procentowym zużyciem. Bardziej zaawansowane mierniki mierzą prądy elektrod (na ogół anody) przy pewnych wzorcowych napięciach na elektrodach, pozwalając na znacznie dokładniejsze określenia stopnia zużycia lampy, gdyż pomiar odbywa się warunkach zbliżonych do normalnej pracy lampy. Najbardziej zaawansowane mierniki potrafią pomierzyć i inne parametry lampy, np. nachylenie i na tej podstawie określić jej przydatność.

Innym dosyć często spotykanym defektem lamp jest utrata próżni. Jeżeli wzrost ciśnienia gazów w lampie jest niewielki, to po kilku godzinach pracy nadmiar gazów może zostać pochłonięty przez getter - lampa wtedy powinna być gorąca, gdyż getter efektywniej działa w wysokiej temperaturze, ale lepiej nie przykładać do jej elektrod żadnych napięć - powstający w wyniku zagazowania lampy prąd jonowy niszczy katodę, Lekkie zagazowanie lampy można poznać po niebiesko-fioletowej poświacie wewnątrz lampy, bliżej katody. Poświata ta pojawia się też jeżeli lampa pracuje przy zbyt wysokim napięciu zasilającym. Natomiast fioletowa poświata widoczna na szkle po wewnętrznej stronie bańki i ewentualnie po wewnętrznej stronie anody jest absolutnie niegroźna, to po prostu świecenie szkła i zanieczyszczeń bombardowanych elektronami, analogiczne jak świecenie ekranu kineskopu czy magicznego oczka.

Podstawowe parametry lamp elektronowych

Lampa elektronowa jak każdy istniejący element elektroniczny opisany jest szeregiem mniej lub bardziej istotnych parametrów. Ponieważ lampy występują w wielu rodzajach i odmianach lista tych parametrów jest różna w zależności od typu, rodzaju a nawet przeznaczenia lampy.

Lista parametrów:

Przedstawione poniżej parametry są to parametry graniczne - ich przekroczenie może spowodować uszkodzenie lampy lub znaczne zmniejszenie jej trwałości. Katalogi podają również zalecane przez producenta warunki pracy lampy - napięcia i prądy na elektrodach w trakcie jej pracy, oznaczane są często takimi samymi symbolami. Parametry te nie określają lampy jako elementu elektronicznego.

Uż - napięcie żarzenia, Iż - prąd żarzenia lub w literaturze obcej: Uf - napięcie żarzenia, If - prąd żarzenia.

Podstawowym parametrem, który jest określony dla każdej lampy (za wyjątkiem lamp z zimną katodą) są parametry żarzenia - prąd i napięcie żarzenia. Ważniejszy jest jeden z tych parametrów, w zależności od rodzaju zastosowanego żarzenia - mówi się, że żarzenie może być prądowe (szeregowe) lub napięciowe (równoległe). Lampy o żarzeniu równoległym powinny mieć włókna żarzenia połączone równolegle ze sobą i podłączone do źródła napięcia o odpowiedniej (takiej samej dla wszystkich lamp) wartości, wtedy każda lampa pobierze taki prąd żarzenia jaki wymaga do poprawnej pracy. Prąd żarzenia tych lamp jest podany w katalogach, ale ma on wartość jedynie szacunkową - to napięcie jest ważniejszym parametrem! Odwrotnie jest dla lamp "prądowych" - te lampy mają włókna żarzenia połączone w szereg, podłączone do źródła prądu, a napięcie na lampach ustala się tak, aby lampa pobierała wymaganą moc żarzenia. Napięcie to jest również podawane w katalogach, ale ma ono tylko wartość informacyjną - nie musi ono być dokładnie zgodne z katalogiem. Nie należy lamp jednego rodzaju żarzenia mieszać z innymi, nawet jeśli jej parametry żarzenia na to pozwalają (np. włączenie lampy o żarzeniu równoległym 6.3V i 0.2A w szereg z lampami prądowymi o prądzie żarzenia 0.2A), chyba że dla danego typu taka możliwość jest wyraźnie zaznaczona w katalogu. W szczególności nie należy żarzyć równolegle lamp szeregowych, nawet napięciem zgodnym z katalogiem, gdyż rezystancja włókna żarzenia takich lamp jest dużo mniejsza w stanie zimnym niż w stanie nagrzanym i chwilowo pobiorą one znaczny prąd który może doprowadzić do ich zniszczenia.

Ik - prąd katody, Ia - prąd anody, Is1 - prąd siatki pierwszej, analogicznie oznaczane są pozostałe prądy - Prąd siatki drugiej, prąd katody wtórnej itp.

Prądy maksymalne elektrod - każda elektroda ma określony maksymalny dopuszczalny prąd - szczególnie dotyczy to katod - przeciążenie prądowe katody mocno skraca jej żywotność. Również należy przestrzegać parametrów granicznych innych elektrod, długotrwała praca w takich warunkach może skrócić żywot lampy, a zwłaszcza pogorszyć jej próżnię, niekiedy niektóre lampy mogą pracować z prądami elektrod większymi od granicznych, o ile zostanie ograniczona moc tracona w lampie. Maksymalny prąd elektrod ma zawsze charakter statyczny - tzn. dotyczy prądu stałego lub średniego przepływającego przez daną elektrodę, i nie może zostać nigdy przekroczony nawet chwilowo dla zwykłych lamp, jednak dla lamp przystosowanych do pracy impulsowej może osiągnąć on wartości nawet kilkaset razy większe, przy zachowaniu jednak spełnienia innych warunków (czas trwania impulsu, częstotliwość powtarzania impulsów, napięcia na elektrodach itp. - parametry określa katalog).

Ub - napięcie zasilania, Ua - napięcie anody, Ua0 - maksymalne napięcia anody w stanie zimnym, Uaimp - maksymalne napięcie impulsowe na anodzie, Ua - Typowe napięcie anody. Podobnie podawane są napięcia innych elektrod.

Napięcia maksymalne elektrod - podobnie jak prądy określają napięcie pomiędzy każdą elektrodą w lampie (również włóknem żarzenia!) a katodą. Jeżeli napięcie to odnosi się do dwóch elektrod z których żadna nie jest katodą, jest to wyraźnie zaznaczone. Napięcie to nie może zostać pod żadnym pozorem przekroczone, gdyż grozi to powstaniem w lampie wyładowania iskrowego skutecznie niszczącego elektrody. Napięcia te mają podawane na ogół dwie wartości - dla lampy w stanie zimnym (ma wtedy dodany indeks 0), i w czasie normalnej pracy (przy gorącej katodzie). Pierwsza wartość wynika głównie z odporności na przebicie, druga uwzględnia wszystkie zjawiska zachodzące przy gorącej katodzie, i z tego powodu na ogół jest mniejsza. Często podawane jest tzw. napięcia zasilania - jest to maksymalne napięcie zasilania typowego układu w którym dana lampa pracuje. Napięcia graniczne impulsowe mogą osiągać znaczne wartości, jednak przy ograniczonym czasie trwania impulsu i pewnej, minimalnej, przerwie pomiędzy impulsami. Te dodatkowe parametry są określane w katalogu dla każdego typu lampy dla której są specyfikowane parametry impulsowe

Pa - maksymalna moc tracona w anodzie, Paimp - maksymalna moc chwilowa tracona w anodzie. Analogicznie określa się moce dopuszczalne innych elektrod.

Moc maksymalna elektrod: Maksymalna moc średnia jaka może być tracona na każdej elektrodzie. Nie powinna być nigdy przekraczana, aczkolwiek jest dopuszczalne pewne przeciążenie lampy przez pewien czas bez prawie żadnych ujemnych skutków ubocznych (jest to duża zaleta lamp). Szczególnie należy przestrzegać mocy traconej w siatkach, gdyż znajdują się one wewnątrz rozgrzanej anody, i mają praktycznie uniemożliwione chłodzenie. Często, zwłaszcza dla lamp nadawczych podawane są dwie wartości mocy: ciągła (ICCS) i dla pracy chwilowej (ICAS) ta druga jest trochę wyższa. Nie dotyczy to mocy chwilowej traconej w lampie, która może być wielokrotnie większa od mocy dopuszczalnej pod warunkiem, że moc średnia nie przekracza podanej wartości, i spełnione są zależności określające maksymalny czas trwania impulsu.

Poniżej opisane parametry to parametry charakterystyczne, opisujące konkretny typ lampy i określające jej zastosowanie w układzie. Ta grupa parametrów opisuje jaką funkcję może w układzie pełnić konkretna lampa. Parametry te są zależne od rodzaju lampy, inna konstrukcja i zastosowania triod a inne heksod powodują, iż różnymi parametrami te grupy lamp są opisywane.

S - Nachylenie. Nachylenie to wartość opisująca zależność prądu wyjściowego od napięcia wejściowego. Nazwa "nachylenie" pochodzi od tego, iż wizualną reprezentacją tego parametru jest nachylenie linii na wykresie reprezentującym tą zależność. Nachylenie bez indeksu z reguły dotyczy zależności prądu anody od napięcia na siatce pierwszej lampy. Pamiętać trzeba, iż jest to parametr różniczkowy, czyli określa stosunek zmiany prądu wyjściowego do wywołującej go zmiany napięcia. Jest to wartość teoretycznie stała dla danej lampy, jedynie w przypadku niektórych lamp (lampy o zmiennym nachyleniu, np. selektody) celowo zależy od jakiegoś napięcia, na ogół siatki pierwszej. Parametr ten jest najważniejszy dla praktycznie każdej lampy (za wyjątkiem diod), reprezentuje on zdolność lampy do wzmacniania sygnałów. Najczęściej podawane jest nachylenie prądu anodowego w stosunku do siatki sterującej - oznaczone bez indeksu lub Są, dla lamp używanych jako mieszacze często podawane jest nachylenie przemiany - liczone jest tak samo jak normalne nachylenie (nazywane nachyleniem statycznym) , ale do obliczeń brana jest tylko ta składowa prądu wyjściowego, która jest wynikiem działania mieszania, a nie cała wartość prądu wyjściowego. Nachylenie przemiany wynosi przeciętnie 10 do 30% nachylenia statycznego tej samej lampy, oznaczane jest jako Sc. W podobny sposób są określane inne nachylenia - np. siatki trzeciej do prądu anodowego.

K - Współczynnik amplifikacji. Jest to parametr określający wzajemne oddziaływanie napięć na prąd wyjściowy. Dla triod jest to stosunek przyrostu napięcia anodowego do takiego przyrostu napięcia sterującego aby utrzymać stały prąd anody, Dla innych lamp wzmacniających taki parametr nie jest użyteczny, osiąga on bowiem duże wartości, a nie ma praktycznego zastosowania, np. dla pentod małej mocy może osiągać wartości rzędu tysiąca. Dla pentod i tetrod podawany jest na ogół współczynnik amplifikacji siatki drugiej do siatki pierwszej - liczony tak samo jak dla triod, tylko rolę anody pełni siatka druga, ta informacja przydatna jest przy obliczeniach punktu pracy. Jednostką współczynnika amplifikacji jest V/V

Ri - Oporność wewnętrzna. Parametr mówiący o tym jak silnie zmiana napięcia anody oddziałuje na zmiany prądu anody. Jest to parametr różniczkowy definiowany jako stosunek przyrostu napięcia do wywołanego przyrostu prądu anody. Teoretycznie oporność wewnętrzna jest powiązana z nachyleniem i wzmocnieniem lampy zależnością K = Ri*S, również w praktyce zależność ta jest spełniona. Oporność wewnętrzna jest bardzo istotnym parametrem, gdyż określa ona oporność wyjściową wzmacniacza zbudowanego na danej lampie, bocznikuje anodowy obwód rezonansowy zmniejszając jego dobroć, czy ma wpływ na osiągane w praktyce parametry wzmacniacza - np. szerokość pasma przenoszonych częstotliwości.

Punkt pracy. Jest to zbiór parametrów napięciowo-prądowych określających warunki pracy lampy. Obejmuje on wartości napięć panujących na poszczególnych elektrodach lampy i prądy przez nie płynące. Nie są to wartości obowiązkowe które należy koniecznie stosować, a polecane przez producenta lampy warunki pracy, zoptymalizowane do konkretnej funkcji - np. największe wzmocnienie, najmniejsze zniekształcenia itp. Często producenci podają kilka różnych typowych punktów pracy różniących się osiąganymi parametrami układu czy napięciem zasilania. Napięcie i prądy wchodzące w skład punktu pracy określane są symbolami U i I z indeksami będącymi nazwami elektrod których dotyczą - np. US2, IS2

Pojemności między elektrodowe. Wartości pojemności między różnymi elektrodami tej samej lampy. Bardzo istotny parametr określający możliwości pracy lampy przy wyższych częstotliwościach. Praktycznie zawsze (poza diodami) specyfikuje się pojemność wejściową Ci, pojemność wyjściową Co i pojemność przejściową Cr. Pojemność wejściowa to pojemność siatki pierwszej do wszystkich pozostałych elektrod, pojemność wyjściowa to pojemność anody do wszystkich pozostałych elektrod, pojemność przejściowa to pojemność pomiędzy anodą a siatką pierwszą. Pojemności pomiędzy innymi elektrodami oznacza się literą C z symbolami tych elektrod w indeksie - np. CS1S2.

Dioda
Nie wnikając zbytnio w szczegóły podstawową i najpierwotniejszą zasadą działania każdej lampy elektronowej jest ruch wyemitowanych z katody elektronów, niezależnie od ich pochodzenia. Ponieważ elektrony mają ujemny ładunek elektryczny, to zgodnie z prawami fizyki są one odpychane przez inne ujemnie naładowane elementy a przyciągane przez elementy naładowane dodatnio. Wystarczy więc obok katody emitującej elektrony umieścić inną elektrodę, podłączyć do niej dodatni biegun źródła napięcia, do katody ujemny i już mamy przepływ elektronów od katody do anody, czyli inaczej mówiąc - przepływ prądu elektrycznego. Ten prąd rośnie, jeżeli zwiększamy napięcie na anodzie, aż osiągnie pewną wartość maksymalną, nazywaną prądem nasycenia. Dzieje się tak, gdyż katoda nieustannie emituje duże ilości elektronów, które przeszkadzają sobie wzajemnie, wytwarzając ujemne pole elektryczne, które spycha wyemitowane elektrony z powrotem do katody. Wzrost napięcia anody powoduje wzrost natężenia pola przy powierzchni katody co osłabia wpływ chmury elektronów na nowo emitowane elektrony i w konsekwencji zwiększa ilość elektronów docierających do anody. Dopiero jeżeli pole elektryczne wytwarzane przez anodę osiągnie pewną krytyczną wartość wszystkie elektrony wyemitowane przez katodę dolecą do anody - i to jest właśnie prąd nasycenia. Zwykłe diody w normalnych warunkach eksploatacji nawet nie zbliżają się do prądu nasycenia - prędzej lampa uległaby zniszczeniu z przegrzania. Zabezpiecza to układ przed nasyceniem diody - tzn. sytuacją kiedy układ w który jest włączona dioda chciałby pobrać więcej prądu niż może go dać lampa. Podstawową (i praktycznie jedyną) charakterystykę diody pokazuje widoczny obok rysunek.

Charakterystyka diody

Dioda próżniowa jest właśnie tą lampą, którą stworzył Fleming. Taką lampę nazywamy diodą, gdyż ma ona tylko dwie końcówki (nie licząc żarzenia oczywiście): anodę i katodę. Dioda jest to zawór elektryczny, który przepuszcza prąd tylko w jedną stronę, więc jej podstawowym zadaniem jest prostowanie prądu dwukierunkowego (przemiennego). W zależności od wartości tego prądu i jego częstotliwości diody dzieli się na diody prostownicze i detekcyjne.

Diody prostownicze, to diody większej mocy, których zadaniem jest wyprostowanie dołączonego do nich napięcia zmiennego, najczęściej stosowane w części zasilającej urządzeń zasilanych z sieci prądu zmiennego (50 lub 60 Hz). Ich najważniejszą cechą jest możliwość uzyskania dużej wartości prądu wyprostowanego, przy możliwie małym spadku napięcia na diodzie, oraz dużego napięcia wstecznego (w kierunku zaporowym). Przykładowe typy diod prostowniczych to: RGN 1064, AZ1, EZ 80.

W przypadku, kiedy zachodzi konieczność wytwarzania prądów stałych o większej mocy - wartości prądów powyżej kilkuset miliamperów i napięć powyżej 1000V stosuje się z reguły diody gazowane - w tych diodach zamiast próżni występuje wewnątrz bańki odpowiedni gaz (hel, wodór, pary rtęci) i przewodzenie prądu odbywa się na drodze wyładowania w gazie - powstaje w lampie prąd jonowy. Ze względu na specjalne własności zjonizowanego gazu lampy takie pracują dużo efektywniej (mniej się grzeją) przy dużych prądach, a zwłaszcza przy większych napięciach. Grupą lamp, które rozwinęły się z diod gazowanych są tyratrony.

Druga grupa diod, to diody detekcyjne. Diody te pracują przy małych i bardzo małych sygnałach, więc nie muszą umieć przewodzić dużych prądów, ani wytrzymywać dużych napięć. Pracują za to z reguły przy dużych częstotliwościach, więc muszą mieć cechy umożliwiające im pracę w tym zakresie: małą pojemność pomiędzy anodą i katodą, aby sygnał w.cz. doprowadzony do diody nie "uciekał" przez tą pojemność, dużą szybkość działania - czas jaki zajmuje elektronom podróż od anody do katody powinien być mały w porównaniu do czasu trwania okresu sygnału przy którym dioda pracuje - oba te warunki narzucają małe wymiary samej diody (nie oznacza to oczywiście, że szklana lub metalowa bańka w której dioda jest zamknięta też musi być mała). Jednocześnie doprowadzenia od elektrod do nóżek lampy muszą jak najmniej wpływać na sygnał, a więc ich parametry takie jak indukcyjność i pojemność powinny być jak najmniejsze. Dlatego często diody detekcyjne są konstruowane w zupełnie inny sposób niż diody prostownicze i mają inne, czasami nawet bardzo dziwne cokoły, zwłaszcza jeżeli są to lampy przeznaczone dla bardzo wielkich częstotliwości.

Przykłady diod detekcyjnych: AB1, EAA91, 6H6

Trioda
Prądu diody niestety nie da się w żaden sposób wyregulować w celu uzyskania wzmocnienia sygnału - narzucający się pomysł aby zmieniać napięcie na anodzie nie działa poprawnie - anoda musiała by być jednocześnie wyjściem i wejściem sygnału, co nie jest możliwe do zbudowania w praktyce. Dlatego fundamentalnym dla powstania i rozwoju radiotechniki odkryciem było opracowanie metody sterowania wartością prądu anody w lampie. Wymyślona została ta metoda przez amerykańskiego fizyka Lee De Foresta w 1908 roku. Pomaga ona na wprowadzeniu pomiędzy anodę i katodę dodatkowej elektrody która ma oddziaływać na przelatujące elektrony. Ponieważ znajduje się ona pomiędzy anodą i katodą to musi mieć konstrukcję umożliwiającą przeniknięcie przez nią elektronów - więc na materiał do jej konstrukcji wybrano drobną siateczkę metalową - najprawdopodobniej stąd elektroda ta nazywana jest siatką.

Do sterowania ilością elektronów dolatujących do anody wykorzystano poznane wcześniej zjawisko oddziaływania pola elektrycznego na promienie katodowe (elektrony) - mianowicie fakt, że jeżeli siatka zostanie naładowana ujemnie względem katody, to będzie ona odpychać emitowane przez katodę elektrony, a jak dodatnio, to będzie je przyciągać. Teraz, jeżeli siatkę podłączymy do katody, to nie będzie ona elektronom ani pomagać, ani przeszkadzać w ich ruchu do anody - tak jakby jej nie było, ale jeżeli podamy na siatkę napięcie ujemne względem katody, to będzie ona elektronom przeszkadzać spowalniając je, uniemożliwiając jej przeniknięcie najwolniejszym elektronom. Im to napięcie jest bardziej ujemne, tym mniej elektronów przedrze się przez tą przeszkodę i tym mniej ich doleci do anody. Otrzymaliśmy więc metodę sterowania prądem anody - wystarczy zmieniać ujemne napięcie siatki. Dodatkowo, ponieważ siatka jest ujemna i nie przyciąga elektronów, to nie płynie przez nią żaden prąd, a to oznacza, że nie obciąża ona źródła sygnału który jest do niej podłączony - jest to jedna z fundamentalnych cech lamp.

Taką lampę nazwano triodą, ponieważ ma trzy elektrody: katodę, siatkę i anodę. Aby wykorzystać triodę w jakimkolwiek układzie trzeba do niej doprowadzić odpowiednie napięcia stałe: duże dodatnie do anody, ujemne, o wartości zależnej od typu lampy i prądu anody jaki chcemy osiągnąć, do siatki. Doprowadzanie napięć do końcówek nazywa się polaryzacją elektrod, a wymuszenie na lampie odpowiednich warunków pracy (napięcia anoda - katoda, prąd anody) ustalaniem punktu pracy. Następnie do napięcia stałego obecnego na siatce należy dodać napięcie zmienne będące sygnałem, który zamierzamy wzmocnić - i już prąd anody będzie zmienny tak samo jak nasz sygnał wejściowy, pozostaje tylko jakoś ten prąd wykorzystać - np. przepuścić przez głośnik, aby usłyszeć dźwięk. Dźwięk ten będzie znacznie głośniejszy, niż gdybyśmy przyłączyli głośnik bezpośrednio do źródła sygnału, gdyż lampa wzmacnia sygnał - nawet niewielkie wahania napięcia na siatce lampy dają duże wahania prądu anodowego.

Na prąd anodowy poza napięciem siatki pierwszej oddziałuje jeszcze napięcie anodowe - im jest ono większe tym prąd anody jest większy. Dzieje się tak, bo wysoki potencjał anody względem katody pomaga elektronom - są one "wysysane" z katody przez wysokie napięcie anody, na przekór ujemnemu napięciu na siatce - z tego powodu aby uzyskać stały prąd anody przy zwiększaniu napięcia anodowego trzeba zwiększać ujemne napięcie siatki, aby anodowej "wysysającej" sile przeciwstawić hamującą siłę siatki. W szczególności zmienia się napięcie odcięcia -  a więc takie ujemne napięcie siatki, przy którym przestaje płynąć prąd anodowy.

Charakterystyka siatkowa triody

W lampie trójelektrodowej pracującej w normalnych warunkach, czyli z ujemnym napięciem siatki, tak aby nie płynął prąd siatki, są trzy elektryczne wartości które nawzajem na siebie wpływają: napięcie siatki, napięcie anody i prąd anody. Wszystkie napięcia (nie tylko w triodach) podawane są względem katody, czyli napięcie siatki oznacza napięcie siatka - katoda. Przykłady charakterystyk triod podane są na rysunkach. Charakterystyki te dzielą się na dwa rodzaje: charakterystyki wejściowe (siatkowe) i wyjściowe (anodowe). Charakterystyka wejściowa obrazuje zdolność wzmacniającą lampy - jest to zależność prądu anody od napięcia na siatce przy konkretnym i ustalonym napięciu anody, obrazuje ona zależność prądu anody od napięcia na wejściu lampy. Na jednym rysunku można narysować kilka charakterystyk siatkowych, dla kilku różnych napięć anodowych, otrzymujemy wtedy rodzinę charakterystyk siatkowych. Najważniejszym parametrem który można odczytać jest nachylenie prądu anodowego. Jest to wielkość opisująca "czułość" prądu anodowego na zmiany napięcia na siatce, czyli innymi słowy zdolność wzmacniającą lampy. Wyrażany jest ten współczynnik w mA/V i podaje o ile miliamperów zmieni się wartość prądu anody przy zmianie napięcia na siatce o 1 wolt, przy stałym napięciu anody. Nazwa nachylenie wzięła się stąd, że zależy od nachylenia linii na rysunku, matematycznie mówiąc jest to tangens kąta nachylenia stycznej do charakterystyki w punkcie dla którego wyznaczmy nachylenie. Dla większości triod nachylenie to jest w miarę stałe dla całej charakterystyki, ale były skonstruowane specjalne typy triod, dla których to nachylenie spada wraz ze wzrostem napięcia ujemnego na siatce, przy czym stosunek wartości tych nachyleń na początku i końcu charakterystyki może być większy niż 1 do 1000! Takich lamp używano do regulacji wzmocnienia, gdyż wzmocnienie lampy jest zależne od nachylenia, a to z kolei w tego typu lampach regulowało się ujemnym napięciem siatki.

Drugim parametrem jaki odczytuje się z charakterystyki siatkowej jest napięcia na siatce jakie trzeba ustalić na tej elektrodzie aby otrzymać zadany prąd anodowy. Jest to niezbędne aby lampa w rzeczywistym układzie pracowała w takich warunkach jakie chce osiągnąć konstruktor.

Charakterystyka anodowa triody

Drugim rodzajem charakterystyk triody są charakterystyki anodowe. Ta charakterystyka opisuje zależność prądu anody od napięcia anody przy ustalonym napięciu siatki. Oczywiście tak jak poprzednio na jednym rysunku można narysować kilka charakterystyk anodowych dla kilku różnych napięć na siatce otrzymując rodzinę charakterystyk anodowych. Z tej charakterystyki możemy odczytać inny bardzo ważny parametr triody: przechwyt lub współczynnik amplifikacji. Oba parametry opisują to samo: stopień oddziaływania napięcia anody na prąd anody. Przechwyt D podaje na ile słabiej anoda oddziałuje na prąd anody i podaje się go w procentach. Współczynnik amplifikacji k wyrażany jest w woltach na wolt i informuje o ile woltów trzeba zmienić napięcie na anodzie lampy, aby utrzymać ciągle ten sam prąd anody przy zmianie napięcia siatki o 1 wolt. Współczynniki te są swoimi odwrotnościami: D = 1/ k, k = 1/D. W typowych układach pracy lampy, np. jako wzmacniacz oporowy zmiana napięcia na anodzie wywołana zmianą prądu anody lampy ma przeciwstawne działanie na prąd anody niż wywołująca ją zmiana napięcia siatki (wzrost napięcia siatki powoduje wzrost prądu anody, czyli wzrost napięcia na oporniku anodowym, czyli spadek napięcia na anodzie lampy, bo suma napięcia na anodzie i oporniku anodowym jest zawsze równa napięciu zasilania). Oznacza to, że dla osiągnięcia maksymalnego wzmocnienia współczynnik amplifikacji powinien być jak największy. gdyż oznacza to, że anoda znacznie słabiej niż siatka wpływa na prąd anody.

Następną niekorzystną cechą triody jest duża pojemność zwrotna (pomiędzy siatką i anodą). Przenika poprzez nią sygnał z wyjścia na wejście. Ponieważ w najczęściej stosowanym układzie pracy lampy sygnał na anodzie ma odwróconą fazę w stosunku do siatki, to osłabia on sygnał na siatce - skoro przenika do siatki z ujemnym znakiem, to się po prostu odejmuje. Efekt ten jest szczególnie widoczny dla większych częstotliwości - dlatego też na triodach trudno zrobić dobre stopnie szerokopasmowe.

Przykłady różnych typów triod: A409, RE134, AG495, AC2, EC81, 6C5.

Tetroda i Pentoda

Wad triody pozbawiony jest inny typ lampy - tetroda. Powstała ona jako modyfikacja triody, i zgodnie z nazwą jest to lampa czteroelektrodowa, jej elektrody to anoda, katoda i dwie siatki. Druga siatka na ogół znajduje się pomiędzy siatką pierwszą i anodą. Siatka pierwsza pełni rolę taką samą jak w triodzie - podaje się na nią sygnał, który ma być przez lampę wzmocniony, ma ona na ogół stały potencjał ujemny względem katody, wymuszający określony punkt pracy lampy (na tyle duży, aby prąd anody osiągnął odpowiednią wartość). Natomiast do siatki drugiej doprowadza się zawsze potencjał stały, dodatni względem katody. Ponieważ siatka ta ma dodatni potencjał to przyciąga elektrony tak samo jak anoda. Jednak nie jest to lita powierzchnia, tylko siatka wykonana jako spiralka z cienkiego drucika, o konstrukcji takiej samej jak siatka pierwsza, zajmuje ona bardzo mało przestrzeni, składa się głównie z 'dziur'. Wszystkie elektrony które trafią na drucik siatki drugiej zostaną przez nią oczywiście pochłonięte, ale te które trafią na przestrzeń pomiędzy drucikami przelecą i będą podążać dalej do anody. W praktyce na siatkę drugą trafia od 10 do 50% elektronów wylatujących z katody, reszta dolatuje do anody. Oczywiście te elektrony które dotrą do siatki drugiej wytwarzają w niej pewien prąd, więc siatka ta musi być tak podłączona w układzie aby ten prąd miał gdzie płynąć.

Prądy siatki drugiej i anody zależą od wszystkich trzech napięć możliwych w tetrodzie: napięcia siatki pierwszej, siatki drugiej i anody. Zależność od napięcia siatki pierwszej jest taka sama jak dla triody, i jest w zasadzie jednakowa dla prądów siatki drugiej i anody (tzn. charakterystyki prądów tych elektrod w funkcji napięcia na siatce pierwszej mają taki sam kształt, ale inną wysokość). Siatka druga odgrywa podobną rolę jak anoda w triodzie - im ma większy potencjał tym większy płynie prąd katodowy przy takim samym napięciu na siatce pierwszej. Anoda oddziałuje analogicznie, wzrost napięcia anodowego również powoduje wzrost prądu anody, z tym, że zależność ta jest bardzo słaba, gdyż siatka druga ekranuje katodę od wpływu anody, analogicznie jak w triodzie siatka pierwsza ekranuje katodę od anody. Właśnie z tego efektu pochodzi nazwa siatki drugiej: siatka ekranująca.

Charakterystyka anodowa tetrody

Podstawową zaletą tetrody jest fakt, że napięcie anody praktycznie nie wpływa na prąd anody i siatki drugiej, (o ile nie jest ono mniejsze od napięcia siatki drugiej). Po prostu wszystkie elektrony które przelecą przez siatkę drugą lecą dalej prosto do anody, dopiero, kiedy anoda będzie miała mniejszy potencjał od siatki drugiej anoda będzie na nie słabiej oddziaływać niż ta siatka - elektrony będą musiały pokonać hamujące pole elektryczne pomiędzy siatką drugą a anodą (z punktu o większym potencjale do punktu o mniejszym potencjale). Oczywiście ta niezależność prądu anody od napięcia anody nie jest idealna, w pewnym stopniu napięcie anody oddziałuje na elektrony, pole elektryczne anody trochę przenika przez otwory w siatce drugiej i przed siatką drugą, również działa na katodę. Jak jednak zostało to napisane przed chwilą siła oddziaływania anody na katodę w tetrodzie jest znacznie osłabiona przez siatkę drugą i oddziaływanie to jest wielokrotnie słabsze niż w triodzie. Z tego powodu siatka druga bywa też nazywana siatką osłonną, bo osłania katodę przed polem anody. Następną miłą cechą tetrody w porównaniu z triodą jest znikoma pojemność zwrotna. Siatka druga połączona jest do stałego potencjału i dzięki swoim ekranującym zdolnościom zmniejsza też pojemność pomiędzy anodą a siatką pierwszą. W tetrodach i pentodach, zwłaszcza przeznaczonych do pracy z wysokimi częstotliwościami pojemność ta osiąga wartości rzędu tysięcznych części pikofarada, a więc tysiąc razy mniej niż w triodach, pozwala to na uzyskiwanie znacznie większego wzmocnienia np. wzmacniacza p.cz.

Jak już zostało wspomniane siatka druga przyciąga elektrony, więc płynie przez nią pewien prąd. W sytuacji gdy napięcie anody jest równe lub wyższe napięciu siatki drugiej (czyli w praktycznie wszystkich spotykanych w rzeczywistości układach) do siatki drugiej dotrą tylko te elektrony które lecą bezpośrednio w kierunku drucików tej siatki. Elektrony które trafiają pomiędzy druciki lecą dalej (do anody). Również zostało już wspomniane, że napięcie anody w tej sytuacji nie wpływa na ilość dopływających do anody elektronów, więc stosunek prądu siatki drugiej do prądu anody w ustalonych warunkach napięć na anodzie i siatce drugiej jest w danej lampie zawsze stały i wynosi w praktyce od 0.1 do 0.5. Natomiast wartość tych prądów zależy od ilości elektronów emitowanych z katody, a więc od napięcia siatki pierwszej i drugiej.

Wszystkie te opisane powyżej cechy widać natychmiast na rodzinie charakterystyk wyjściowych tetrody, które są zupełnie inne niż dla triody. Dla triody przy wzroście napięcia anodowego prąd anodowy narasta, w przypadku tetrody sytuacja taka zachodzi tylko dla początkowego obszaru charakterystyki, kiedy napięcie anody jest mniejsze od napięcia siatki drugiej, później charakterystyka anodowa przebiega praktycznie płasko. Na charakterystyce tetrody widać też charakterystyczny dołek przy wyższych napięciach anodowych. Jest on spowodowany emisją wtórną elektronów z anody - przy wysokim napięciu na anodzie padające elektrony mają tak dużą energię, że wybijają z niej elektrony wtórne, które wracają na anodę lub (niepotrzebnie) padają na siatkę drugą. Jest to zjawisko niekorzystne, bo zmniejsza prąd anody, a zwiększa prąd i moc strat siatki drugiej, co może doprowadzić do jej przegrzania.

Pentoda

Charakterystyka anodowa pentody

Aby uniknąć takiego efektu (nazywanego zjawiskiem dynatronowym) pomiędzy anodę a siatkę drugą wprowadzono dodatkową, trzecią siatkę, o rzadkiej (rzadszej od siatki pierwszej i drugiej) konstrukcji. Siatka ta jest połączona z niskim napięciem (najczęściej z katodą), więc elektrony wybite z anody aby się dostać do siatki drugiej muszą pokonywać hamujące pole trzeciej siatki. Ich energia jest stosunkowo niewielka i nie wystarczy na pokonanie tego pola wracają one do anody. Dlatego siatka trzecia została nazwana siatką hamującą. Charakterystyki wyjściowe pentody nie różnią się niczym od charakterystyk tetrody, poza brakiem dołka w charakterystyce anodowej spowodowanego emisją wtórną. Siatka trzecia jest na tyle rzadka, że elektrony przelatujące z katody do anody mają na tyle dużą energię, żeby wytwarzane przez nią pole hamujące pokonać. Jej kształt musi być tak dobrany przez konstruktora lampy, aby jej zdolność hamowania była wystarczająco silna do zatrzymania elektronów wtórnych z anody, ale niewystarczająca do zatrzymania elektronów z katody.

Charakterystyki wejściowe tetrod i pentod są identyczne i zbliżone do charakterystyk triod, dzięki rozdzieleniu funkcji elektody wyjściowej (anody) i przyśpieszającej elektrony (siatka druga) możliwa jest realizacja lamp o dużym nachyleniu charakterystyki i dużym wzmocnieniu z charakterystykami siatkowymi leżącymi daleko w zakresie napięć ujemnych siatki pierwszej. Przykładowo trioda ECC83 mająca współczynnik wzmocnienia równy 100 pracują z napięciem siatki zbliżonym do -1.5V, a pentoda EF6 w układzie ze wzmocnieniem rzędu 150V/V pracuje z napięciem siatki w okolicach -4V.

  Ekranowanie katody od anody przez siatkę drugą ma również inny bardzo pozytywny efekt - wzrost oporności wewnętrznej lampy. Jak było wspomniane przy opisie triody oddziaływanie anody na prąd katody ogranicza maksymalne możliwe wzmocnienie uzyskiwane na tej lampie - im anoda silniej oddziałuje na katodę tym wzmocnienie to jest mniejsze, efekt ten jest opisany w części poświęconej wzmacniaczom m.cz.. W tetrodach oddziaływanie to jest znacznie mniejsze, czyli jest możliwość uzyskania znacznie większego wzmocnienia. Siłę oddziaływania anody na katodę podaje się pod postacią rezystancji wewnętrznej lampy - jest to stosunek przyrostu napięcia na anodzie do wywołanego tym przyrostu prądu anody. Im to oddziaływanie jest silniejsze tym ten stosunek jest mniejszy. Przeciętna wartość oporności wewnętrznej triod to kilka, kilkadziesiąt kiloomów, a dla tetrod kilkaset kiloomów. do megaomów, a więc rząd lub dwa rzędy wielkości więcej.

Charakterystyka wejściowa selektody

Selektoda

Konstruowane są również selektody - lampy o nieliniowej, logarytmicznej charakterystyce wejściowej. W normalnej tetrodzie lub triodzie prąd anody zmienia się mniej więcej w sposób liniowy ze zmianą napięcia ujemnego siatki pierwszej, a nachylenie tej charakterystyki pozostaje w miarę stałe. W selektodach prąd anody i nachylenie charakterystyki zmienia się nieliniowo, w przybliżeniu wykładniczo, przy zmianie napięcia na siatce pierwszej. Lampy takie są używane do budowania wzmacniaczy o zmiennym, regulowanym wzmocnieniu - wzmocnienie jest proporcjonalne do nachylenia charakterystyki, a to jest zależne od stałego napięcia ujemnego polaryzującego siatkę pierwszą - w ten sposób zmieniając napięcie siatki pierwszej reguluje się wzmocnienie wzmacniacza (im bardziej ujemne tym wzmocnienie mniejsze). Zmianie ulegają oczywiście i inne parametry lampy, w szczególności oporność wewnętrzna lampy. Prowadzić to może czasami do dziwnych efektów, np. w dwuobwodowych radiach reakcyjnych ze wstępnym wzmacniaczem w.cz. na selektodzie oporność ta bocznikuje drugi, detekcyjny, obwód rezonansowy zmniejszając jego dobroć. Przy pracy przy maksymalnej dopuszczalnej reakcji, tuż przed progiem wzbudzenia drgań zmniejszenie wzmocnienia pierwszego stopnia powoduje wzrost oporności wejściowej pierwszej lampy, zmniejszenie tłumienia obwodu rezonansowego, a w efekcie przekroczenie progu oscylacji i paskudny gwizd w głośniku.

Ze względu na większą ilość elektrod tetrody, pentody i selektody są opisywane znacznie większą liczbą parametrów niż triody. W szczególności podawane są napięcia, prądy i moce siatki drugiej (i czasami trzeciej), zarówno wartości typowe jak i graniczne, Specyficznym dla tetrod i pentody parametrem jest współczynnik amplifikacji siarki drugiej do siatki pierwszej. Jest on analogiem współczynnika amplifikacji triody, i podaje jak silnie siatka druga oddziałuje na prąd katody. Współczynnika amplifikacji anody do siatki pierwszej nie podaje się, gdyż nie jest on praktyczną wartością, osiąga wartości rzędu kilkuset, czy nawet kilku tysięcy, a w praktyce wzmocnienie układu z lampą limitowane jest innymi czynnikami. Istotnym za to parametrem, zwłaszcza w układach w.cz. jest oporność wewnętrzna lampy. Dla selektod nie jest podawana wartość nachyleniach charakterystyki, ale zakres jej zmienności, przy zakresie zmienności napięcia polaryzacji siatki pierwszej. Oczywistymi i ważnymi parametrami są pojemności między elektrodowe, czasami podawane bezpośrednio, jako pojemność pomiędzy konkretnymi dwiema elektrodami, czasami jako pojemności zbiorcze - np. pojemność wejściowa jest sumą pojemność siatki pierwszej do katody i do siatki drugiej.

Przykłady tetrod: UEL11, RES094
Przykłady pentod: RENS1284, AF7
Przykłady selektod: E446, 6K7

Lampy mieszające

Bardzo często w urządzeniach elektronicznych trzeba mieszać ze sobą dwa sygnały - tak, aby oba jednocześnie oddziaływały na wyjście układu. Potrzeba wtedy lamp o podwójnym sterowaniu, czyli takich do których można doprowadzić jednocześnie dwa różne sygnały. Każda z do tej pory omówionych lamp posiada tylko jedną siatkę sterującą - siatkę pierwszą - do której można doprowadzić sygnał, więc nie nadają się one do tej roli. Jednak jedną z nich - pentodę można zmusić do pracy w charakterze lampy mieszającej.

Charakterystyka anodowa heksody od zależna siatki trzeciej

Jedną z siatek pentody jest siatka hamująca (siatka trzecia), która połączona jest z katodą (czyli ma potencjał zerowy) i wyhamowuje elektrony wybite z anody elektrony aby nie wracały do siatki drugiej. Siatka trzecia jest tak skonstruowana, żeby w normalnych warunkach pracy, tj. wysokie dodatnie napięcia na anodzie i siatce drugiej nie wpływała na prądy w lampie, ani na prąd anody ani siatki drugiej. Osiągnięte to jest dzięki jej konstrukcji - jest ona bardzo rzadka w porównaniu z pozostałymi siatkami i umieszczona w odpowiedniej odległości. Jeżeli jednak napięcie siatki trzeciej będziemy obniżać poniżej potencjału katody, to jej pole hamujące będzie się stawać coraz silniejsze, aż w pewnym momencie część wolniejszych elektronów nie będzie się w stanie przez nie przebić - prąd anody zacznie spadać. Osiągnięto więc zamierzony cel - jest możliwość sterowania wyjścia układu (w tym wypadku prądu anodowego lampy) drugim sygnałem. Taki stan lampy, kiedy napięcie siatki trzeciej jest na tyle wysokie, że jeszcze wszystkie elektrony dopływają do anody nazywamy zakresem dopływu bezpośredniego, a zakres w którym część elektronów jest już wyhamowana i powraca do siatki drugiej zakresem dopływu powrotnego.

Nachylenie przemiany w funkcji napięcia siatki trzeciej

Należy zauważyć jednak, że działanie sterujące siatki trzeciej jest inne niż siatki pierwszej. Siatka pierwsza oddziałuje na prąd katody, czyli wpływa na wartość prądu płynącego przez lampę. Natomiast siatka trzecia ma wpływ tylko na rozdział prądów pomiędzy siatkę drugą i anodę - ich suma pozostaje stała i jest zależna tylko od napięcia siatki pierwszej i drugiej (tak jak normalnie w tetrodzie lub pentodzie). Dzieje się tak, bo siatka trzecia staje na przeszkodzie elektronom które już opuściły katodę i przeleciały obok siatki drugiej, jeżeli są odpowiednio szybkie przelecą i obok siatki trzeciej i dolecą do anody, jeżeli nie to zawrócą do siatki drugiej. Wykorzystanie pentody jako lampy o podwójnym sterowaniu nie jest wygodne. Druga siatka sterująca (siatka trzecia) poprzez swoją luźną konstrukcję oddziałuje stosunkowo słabo na prąd anody (czyli nachylenie charakterystyki UA(US3) jest niewielkie), a ponadto wymaga podania dość dużego stałego napięcia ujemnego polaryzującego tę siatkę, tak aby to oddziaływanie w ogóle zaszło. Dlatego też skonstruowana została specjalna lampa przeznaczona do budowania mieszaczy. Siatka trzecia w niej ma inną konstrukcję - jest znacznie gęściejsza, tak że zakres dopływu powrotnego nie zaczyna się przy minus kilkudziesięciu woltach jak w pentodach, ale przy plus kilku lub kilkunastu. Wtedy przy napięciu siatki trzeciej równym zeru uzyskuje się mniej więcej połowę maksymalnego prądu anody, a lampa pracuje w połowie charakterystyki wejściowej dla siatki trzeciej. Dodatkowo pentoda jako mieszacz wykazuje wady triody - istnieje duża pojemność pomiędzy siatką trzecią a anodą, ponadto wahania napięcia anodowego wpływają na rozdział prądu pomiędzy anodą a siatką drugą, co skutkuje zmniejszeniem nachylenia charakterystyki wejściowej siatki trzeciej i spadkiem oporności wewnętrznej lampy (która może np. zbyt tłumić przyłączony do anody obwód LC) - a więc sytuacja analogiczna jak w triodzie dla siatki pierwszej.

Heksoda - charakterystyka wejściowa

Heksoda i heptoda

Problem ten został rozwiązany również podobnie jak w triodzie - pomiędzy drugą siatkę sygnałową (czyli siatkę trzecią) a anodę wprowadzona jest siatka osłonna (siatka czwarta), która pełni podobną rolę jak siatka druga w tetrodzie - też jest połączona do wysokiego stałego potencjału dodatniego skutecznie ekranując od siebie siatkę trzecią i anodę. Bardzo często wewnętrznie jest ona połączona z siatką drugą i ma z nią wspólne wyprowadzenie. W tym układzie występują też analogiczne problemy jak w przypadku tetrody - elektrony wtórne wybite z anody zamiast do niej powrócić podążają do siatki czwartej, co powoduje niekorzystne efekty. Zaradza temu kolejna siatka - siatka piąta pomiędzy siatką czwartą a anodą i działa ona identycznie jak siatka trzecia w pentodzie. Musi być ona na potencjale zerowym dlatego bardzo często połączona jest wewnętrznie z katodą lampy. Lampy te nazywamy odpowiednio: heksodą (lampa z czterema siatkami a więc sześcioma elektrodami) i heptodą (lampa z pięcioma siatkami, czyli z siedmioma elektrodami) W sumie można powiedzieć, że heptoda jest jakby szeregowym połączeniem tetrody i pentody.

Zasada działania siatki pierwszej i trzeciej są odmienne tak samo jak w pentodzie - siatka pierwsza steruje całkowitym prądem lampy - emisją katody, a siatka trzecia rozdziałem tego prądu pomiędzy anodę (i siatkę czwartą, która część tego prądu zawsze przejmie) a siatkę drugą. Rozdział prądu pomiędzy siatkę czwartą i anodę jest zawsze stały, o ile napięcia anody jest dostatecznie wysokie, analogicznie jak w przypadku siatki drugiej w pentodzie.

W lampach mieszających sterowanie prądu katody jest proporcjonalne do obu napięć sterujących, niezależnie od metody ich działania, przy czym obie siatki sterujące nawzajem na siebie nie oddziałują, dzięki ekranującemu oddziaływaniu siatki drugiej. W takiej sytuacji można rozpatrywać oddzielnie sterowanie prądu anody za pomocą siatki drugiej, i oddzielnie za pomocą siatki trzeciej. W heksodach i heptodach zwykłej konstrukcji oddziaływanie to jest liniowe, zarówno dla siatki pierwszej i siatki trzeciej (oczywiście w liniowych obszarach charakterystyk), więc lampa ta posiada dwa nachylenia charakterystyki prądu anodowego: dla siatki pierwszej i dla siatki trzeciej. Nachylenie to jest mierzone dla jednej siatki, przy stałym potencjale na drugiej siatce sterującej, i jest od niego zależne. Nie kłóci się to z faktem, że obie siatki nie oddziałują na siebie, bo tak jest rzeczywiście, ale obie też oddziałują na prąd anodowy - jeżeli napięcie siatki pierwszej ustali prąd katody np. na 1mA, a napięcie na siatce trzeciej jest takie, że połowa tego prądu płynie do siatki drugiej, a połowa do anody, to zmiana napięcia siatki trzeciej zmieniającej rozpływ w ten sposób, że cały prąd popłynie do siatki drugiej da zmianę prądu anodowego o 0,5mA (z 0,5mA do 0). Jeżeli siatka pierwsza określa prąd katody na 2mA, to taka sama zmiana napięcia siatki trzeciej powodująca zmianę rozpływu tak jak poprzednio (z więc z pół na pół do całego prądu do siatki drugiej) jest też taka sama jak poprzednio (bo siatki a siebie nie oddziałują), ale zmiana prądu anodowego będzie dwa razy większa - z 1mA do 0, a więc nachylenie charakterystyki dla siatki trzeciej będzie dwa raz większe. Analogicznie napięcie siatki trzeciej wpływa na nachylenie mierzone dla siatki pierwszej.

Charakterystyka anodowa heksody

Przy takim sterowaniu lampy prąd anodowy jest proporcjonalny do iloczynu napięć wejściowych. Jeżeli napięcia te są sinusoidalne o różnych częstotliwościach, to w prądzie wyjściowym da się wyróżnić następujące składniki: składnik o częstotliwości jednego sygnału wyjściowego, o częstotliwości drugiego sygnału wyjściowego, oraz o częstotliwościach będących sumą i różnicą częstotliwości obu sygnałów wejściowych. Te dwie ostatnie pełnią bardzo ważną rolę w technice radiowej, umożliwiają bowiem przemianę częstotliwości, która jest podstawą działania większości odbiorników radiowych (i nie tylko). Amplituda poszczególnych składników jest zależna od parametrów lampy, oraz amplitud sygnałów wejściowych. Jeżeli mierzy się wzmocnienie poszczególnych składowych do jest ono proporcjonalne do nachylenia tej elektrody do której sygnał jest doprowadzony, tak jak w klasycznym wzmacniaczu. Dla składników będących sumą lub różnicą sygnałów wejściowych to jest on zależny od konstrukcji lampy (nachylenia dla obu siatek sterujących), oraz amplitudy napięć sterujących. Z reguły sygnał o małej amplitudzie (sygnał wejściowy) doprowadza się do siatki pierwszej, a sygnał o dużej amplitudzie (sygnał heterodyny) do siatki trzeciej. Wtedy wzmocnienie liczone jako stosunek amplitudy sygnału sumacyjnego (lub różnicowego) do amplitudy sygnału wejściowego (na siatce pierwszej) jest zależne od konstrukcji lampy (parametr niezmienny dla danego typu) i amplitudy heterodyny (na siatce trzeciej) i osiąga maksimum dla tej amplitudy wynoszącej kilkanaście woltów (w zależności od typu lampy wartość ta jest różna). Posługując się analogią do wzmacniaczy można wyznaczyć nachylenie charakterystyki składowej sumacyjnej (różnicowej) prądu anodowego w funkcji napięcia wejściowego. Nachylenie to nazywa się nachyleniem przemiany i jest ono mniejsze od nachylenia charakterystyki stałoprądowej tej samej lampy (nachylania dla siatki pierwszej) o 50 do 70 procent, podawane jest w katalogu jako parametr danej lampy.

Podobnie jak w pentodach heksody i heptody mogą być robione w dwóch wersjach - o stałym nachyleniu charakterystyki anodowej do siatki pierwszej, lub o nachyleniu logarytmicznym. Wygląd charakterystyk wejściowych dla siatki pierwszej takich lamp wygląda analogicznie jak charakterystyka wejściowa selektod - jest proporcjonalne do logarytmu napięcia siatki pierwszej.

Aby lampa z dwoma siatkami pracowała jako mieszacz należy do jej siatki trzeciej doprowadzić napięcie heterodyny uzyskane z lokalnego generatora. Ani heksoda ani heptoda nie ma możliwości wygenerowania sobie tego sygnału wewnętrznie, musi być doprowadzony z zewnątrz, z generatora zbudowanego na innej lampie. Dlatego też bardzo często w jednej bańce z heptodą montowana jest trioda, na której buduje się generator lokalny (heterodynę). Można też próbować wykorzystać siatkę drugą nie jako siatkę ekranującą, lecz jako pomocniczą anodę (bo prąd siatki drugiej jest w końcu funkcją napięcia siatki pierwszej). Wtedy siatkę tę dołącza się nie bezpośrednio do stałego napięcia dodatniego, ale poprzez obwody generatora (pełni rolę anody triody, której pozostałymi elektrodami jest siatka pierwsza i katoda). Siatką do której doprowadza się sygnał oczywiście jest wtedy siatka trzecia. Metoda ta jednak nie jest dobra, gdyż pomiędzy siatką drugą (na której występuje napięcie zmienne generatora lokalnego) a siatką trzecią do której jest doprowadzony sygnał występuje dość duża pojemność przez którą sygnał heterodyny przenika na siatkę trzecią i dodaje się do sygnału wejściowego, i razem z nim oddziałuje na prąd anodowy, tymczasem oddziaływanie heterodyny powinno się odbywać tylko poprzez strumień elektronów (którego natężenie jest zmienne z częstotliwością
heterodyny, bo siatka pierwsza lampy jest siatką triody generatora).

Oktoda

Aby tego uniknąć lampy mieszające zostały zmodyfikowane poprzez dołożenie dodatkowej siatki pomiędzy siatkę pierwszą a drugą, która pełni rolę anody pomocniczej triody (triodę tę tworzą katoda lampy, siatka pierwsza i nowo dołożona siatka druga). Tak powstałą lampę nazywa się oktodą, bo posiada osiem elektrod. Na tej triodzie buduje się lokalny generator (heterodynę). Dotychczasowa siatka druga, która staje się siatką trzecią pełni rolę ekranują anodę generatora (siatkę drugą lampy) od drugiej siatki sterującej (siatki czwartej) do której doprowadza się sygnał wejściowy. Dokładne wyjaśnienie zasad pracy mieszaczy znajduje się w dziale Teoria/mieszacze.

Jeżeli ta dodatkowa siatka zostanie dodana do heksody dostaniemy lampę siedmioelektrodową (heptodę), jeżeli do heptody to lampę ośmioelektrodową (oktodę). Jak widać heptoda może występować w dwóch wersjach - z wbudowanym generatorem lokalnym, w którym rolę jego anody pełni siatka druga, a sygnał wejściowy doprowadza się do siatki czwartej, ale bez siatki hamującej lub "normalną" heptodę, w której siatka druga jest normalną siatką ekranującą, i sygnał wejściowy doprowadza się do siatki trzeciej, i występuje siatka hamująca. Oktody oczywiście są tylko jednego rodzaju - z dodatkową siatką generatora i siatką hamującą. Te dwa rodzaje heptod są uwzględnione w europejskim systemie nazewnictwa lamp - mamy oznaczenie typu lampy literą 'H' oznaczającą heksodę lub heptodę heksodową, a więc taką, w której nie ma generatora, a sygnał doprowadza się do siatki trzeciej, i literą 'K' oznaczającą oktodę lub heptodę oktodową, a więc taką w której jest pomocniczy generator a sygnał doprowadza się do siatki czwartej.

Ze względu na dużą ilość siatek liczba charakterystyk jakie można wyznaczyć dla lamp mieszających jest znacznie większa. Oczywiście nadal są to dwa główne rodzaje charakterystyk: wejściowe i wyjściowe, ale każde występują przynajmniej w dwóch wersjach - dla każdej siatki sterującej. Oczywiście napięcia pozostałych elektrod (w tym drugiej siatki sterującej) jest podane jako parametr konkretnej rodziny charakterystyk. Bardzo często oprócz parametrów statycznych (prądy poszczególnych elektrod) podawane są też parametry dynamiczne, w szczególności nachylenie przemiany i rezystancja wewnętrzna. Również często podawane są charakterystyki wyjściowe dla siatek drugiej i czwartej (razem, przy ich zwarciu) dla heptod i heksod, lub siatek trzeciej i piątej dla oktod, są one bardzo przydatne przy wyznaczaniu punktu pracy lampy.

Przykłady lamp:
E448 - heksoda
AH1 - heksoda heptodowa
EK3 - oktoda

Ennoda

Ennoda , której symbol przedstawia rysunek po lewej stronie pojawiła się na początku lat pięćdziesiątych, jako lampa do praktycznie jednego zastosowania - detektora częstotliwości w modulacji FM. Jest to lampa o największej ilości siatek jaka była wytwarzana - miała siedem siatek, czyli razem dziewięć elektrod!.

Jako jedyna nie była sterowana w siatce pierwszej, jak pozostałe rodzaje lamp, ale w siatkach trzeciej i piątej, a siatka pierwsza ma normalnie potencjał katody. Dzięki tak dużej ilości siatek, oraz ich odpowiedniemu wykonaniu przez lampę płynie prąd tylko wtedy, gdy na obu siatkach sterujących: trzeciej i piątej jest napięcie dodatnie względem katody, ponadto, o ile te napięcia są większe od kilkunastu woltów to prąd anodowy jest od ich wartości niezależny. Ta właśnie cecha umożliwia wykorzystanie lampy jako detektora częstotliwości - siatki te były sterowane z dwóch obwodów rezonansowych, tak nastrojonych, że przesunięcie fazowe pomiędzy napięciami sterującymi jest liniowo zależne od chwilowej wartości dewiacji sygnału wejściowego, a więc od wartości napięcia modulującego. W takiej sytuacji prąd anodowy płynie impulsami, częstotliwość tych impulsów jest równa częstotliwości wejściowego sygnału w.cz., natomiast ich szerokość zależy od aktualnego przesunięcia fazowego - i zmienia się od maksymalnej dla przesunięcia fazowego 0, do minimum (praktycznie zero), dla przesunięcia 180. Wartość średnia prądu anodowego jest więc liniowo zależna od przesunięcia fazy pomiędzy sygnałami wejściowymi na obu siatkach sterujących, jest więc też liniowo zależna od dewiacji, czyli od sygnału modulującego - oznacza to, że średni prąd anodowy ennody jest zdetekowanym sygnałem FM. Ponieważ wartość tego prądu nie zależy od amplitudy przebiegu wejściowego nie jest potrzebny dodatkowy stopień ogranicznika amplitudy, co znakomicie upraszcza układ detektora FM.

Podstawowy układ pracy ennody przedstawia schemat na rysunku obok. Ennoda, ani modulacja FM nie będzie dokładnie omawiana, gdyż ani modulacja FM, ani tym bardziej ennoda nie były stosowane w odbiornikach radiowych produkowanych przed 1939 rokiem.
  W systemie europejskim oznaczeń typów lamp ennodzie przypisano literę Q, i praktycznie był produkowany tylko jeden typ tej lampy - EQ80 (oraz jej odmiany dla innych napięć żarzenia i oznaczane innym system systemem - np. amerykańskim). Była tez lampa EQ40, ale była ona równoważna lampie EQ80, różniła się tylko cokołem.

Gazotron

Gazotron (dioda gazowana) to zwykła dioda prostownicza ale o bańce wypełnionej gazem (hel, ksenon, krypton lub pary rtęci) pod niskim ciśnieniem. Jej zasada działania jest zbliżona do zwykłej diody - rozgrzana katoda emituje elektrony, które pod wpływem dodatniego pola elektrycznego anody rozpoczynają swoją podróż w jej kierunku. Ponieważ jednak w bańce znajduje się gaz następują zderzenia elektronów z atomami gazu, powoduje to wybicie z nich elektronów, a więc ich jonizację. W wyniku tego powstają kolejne nośniki prądu - ujemne elektrony, oraz dodatnie jony. Nowo powstałe nośniki tak samo poruszają się w kierunku odpowiednich elektrod - ujemne elektrony w stronę anody, dodatnie jony w stronę katody. Po drodze oczywiście dochodzi do kolejnych zderzeń i powstawania kolejnych nośników prądu. Zjawisko to nazywa się jonizacją gazu, następuje ono dosyć powoli - jonizacja w zależności od objętości gazu, jego ciśnienia i napięć na elektrodach może trwać od kilku do kilkudziesięciu milisekund, jest jednak nieograniczona - nie ma żadnego wbudowanego mechanizmu ograniczającego ilość zjonizowanych atomów gazu, poza ogólną ilością gazu w lampie. Oczywiście cały czas zachodzi dejonizacja, tym szybciej im silniej zjonizowany jest gaz. W praktyce ustala się określona równowaga pomiędzy ilością atomów gazy zjonizowanych i niezjonizowanych. Prąd płynący przez lampę, a więc i ilość powstałych jonów jest ograniczony w zasadzie tylko rezystancją w obwodzie anodowym lampy.

Zapalenie się łuku wewnątrz lampy nazywane jest zapłonem gazotronu. Aby taki zapłon zaszedł natężenie prądu musi być odpowiednio duże, tak aby ilość nowo powstających jonów była większa od ilości jonów naturalnie zanikających, oraz od napięcia pomiędzy anodą a katodą. Napięcie to musi być na tyle duże, aby nadać elektronom emitowanym z katody energię umożliwiającą w ogóle jonizację atomów gazu. Zapalony łuk elektryczny ma jedną bardzo cenną właściwość - praktycznie bliską zeru rezystancję dynamiczną. W praktyce oznacza to, że nawet duże zmiany prądu, który przepływa przez łuk praktycznie nie zmieniają napięcia łuku. Napięcie to jest zbliżone do tzw. potencjału jonizacji gazu i zależy od rodzaju gazu i jego ciśnienia. Dodatkowo, co również jest bardzo cenną cechą łuku elektrycznego napięcie na łuku (a więc pomiędzy anodą a katodą gazotronu w stanie zapalonym) jest niezależne od odległości anody i katody względem siebie. Dzięki temu katoda może osiągać duże rozmiary (co pozwala na uzyskanie dużych prądów katody), bez konieczności obudowywania jej gigantyczną anodą. Anoda bardzo często ma postać metalowego krążka umieszczonego nad katodą, a dzięki specyficznym własnościom łuku tak samo łatwo dotrzeć do niej jest elektronom z fragmentu katody najbliżej i najdalej od anody). Dzięki temu konstrukcja gazotronu może być bardziej zwarta, a sama lampa dużo mniejsza od lampy próżniowej analogicznej mocy.

Stały spadek napięcia na łuku oznacza również małe straty mocy na lampie - dla lamp próżniowych spadek napięcia był wykładniczo zależny od prądu anody, czyli moc strat rosła wraz z kwadratem obciążenia, dla gazotronów rośnie liniowo. Ponadto rzeczywista wartość napięcia łuku elektrycznego w gazotronach jest niewielka - około 15V, więc ogólna wartość mocy tracona na anodzie nie jest duża. Gazotrony były stosowane przede wszystkim jako lampy prostownicze dla większych mocy - tam, gdzie były wysokie napięcia (powyżej kilkuset woltów, aż do kilkudziesięciu kilowoltów) i duże prądy (większe od kilkudziesięciu miliamperów), a więc w zasilaczach dużych wzmacniaczy akustycznych, nadajników, silników elektrycznych, itp. Wykonanie lampy próżniowej o analogicznych parametrach jest praktycznie niemożliwe - lampa ta musiałaby być ogromna z gigantyczną katodą zużywającą olbrzymią ilość energii na żarzenie.

Gazotrony mają też kilka wad. Podstawową jest fakt, że są stosunkowo wolne - czas zapłonu to (przeciętnie) kilka milisekund, czas wyłączania nawet dłuższy. Jedyną metodą zgaszenia łuku jest spadek napięcia na łuku poniżej progu jonizacji, czas wyłączania zależy od czasu dejonizacji (zanikania jonów gazie), czas ten jest bardzo trudny do zmniejszenia (zależy od rodzaju gazu i jego ciśnienia), jeżeli (przy prostowaniu prądu sinusoidalnego) napięcie w kierunku zaworowym (anoda ujemna względem katody) przekroczy próg jonizacji zanim jony całkowicie zanikną łuk zostanie podtrzymany, tylko że prąd będzie płynął w stronę przeciwną - lampa przestanie być diodą a stanie się zwarciem. Z tego powodu układy z gazotronami muszą być starannie zaplanowane. Dodatkowo napięcie zwrotne (ujemne na anodzie względem katody) pod żadnym pozorem nie może przekroczyć katalogowego napięcia wstecznego. Inaczej nastąpi tzw. emisja polowa ("wyciągnięcie" elektronów z elektrody silnym polem elektrycznym) z anody, a w konsekwencji zapłon gazotronu i przepływ prądu wstecznego. Emisja polowa zachodzi tym łatwiej im anoda ma wyższą temperaturę - wynika z tego, że temperatura gazotronu nie może przekroczyć wartości maksymalnej.

Inną wadą gazotronu jest stosunkowo niska żywotność - przeciętnie kilkaset godzin pracy, oraz konieczność specjalnego z nim postępowania - najpierw musi zostać włączone napięcie żarzenia, dopiero po długim czasie (nawet i godzinie dla nowego egzemplarza), aż katoda się odpowiednio nagrzeje, a gaz zaabsorbowany na elektrodach i ściankach bańki uwolniony, a dla gazotronów rtęciowych cała rtęć wyparuje. Ponadto ponieważ gazotron zaczyna przewodzić praktycznie dopiero od momentu zapłonu łuku to kształt prądu gazotronu jest odmienny od sinusoidy, zwłaszcza w momencie zapłonu prąd ratowanie narasta od zera do wartości maksymalnej, co może być źródłem zakłóceń, gdyż taki impulsowy przebieg zawiera dużo harmonicznych. Wymaga to odpowiedniego zaprojektowania zasilacza i odfiltrowania zakłóceń, aby nie przenikały do sieci zasilającej.

Najpopularniejszymi typami gazotronów są np. amerykańskie 866 często używane przez krótkofalowców do zasilania ich nadajników.

Tyratron

Tyratron jest kolejną odmianą lamp gazowanych, powszechnie wykorzystywanych zwłaszcza w aparaturze dużej mocy. Ogólna zasada działania tyratronu jest podobna do gazotronu, różni się od niego jedną dodatkową elektrodą - siatką. Budowa anody i katody jest w tyratronach prawie taka sama jak w gazotronach, również zjawiska zachodzące w lampie są podobne, więc ich opis nie będzie tu powtórzony, opisane zostaną tylko różnice w obu rodzajach lamp.

Cel wprowadzenia siatki do gazotronu był taki sam jak w przypadku diody i triody - aby umożliwić sterowanie prądem gazotronu. Nie chodzi jednak tu o sterowanie wartością prądu gazotronu, ale momentem, kiedy gazotron zaczyna przewodzić. Oddziaływanie siatki w lampie jest identyczne jak w przypadku triody - napięcie siatki zmienia potencjał powierzchni katody i osłabia wpływ napięcia anody. Jak zostało przedstawione wcześniej jonizacja i w związku z tym przewodzenie lampy zajdzie wtedy, gdy elektrony emitowane z katody osiągną na tyle dużą prędkość (a co za tym idzie energię) aby mogły zjonizować gaz. W gazotronie przypadek ten zachodził w momencie, gdy napięcie anody było na tyle duże, że elektrony emitowane z katody zdołały się do tej prędkości rozpędzić. Siatka w tyratronie jako dodatkowy element sterujący pozwala na dowolne wybranie poziomu tego napięcia. Siatka na ogół przyjmuje postać płytki metalowej z jednym lub kilkoma otworami, umieszczonej pomiędzy anodą i katodą, tylko w najmniejszych lampach może mieć konstrukcję zbliżoną do konstrukcji siatek lamp odbiorczych.

Gdy siatka ma potencjał ujemny względem katody jej pole osłabia wpływ dodatniego napięcia anodowego i natężenie pola przy katodzie będzie mniejsze niż przy braku siatki (lub przy wyższym napięciu na siatce) - aby rozpędzić elektrony do prędkości jonizacji napięcie anody musi być więc większe. Jednak gdy już łuk się zapali siatka traci jakiekolwiek właściwości sterujące - jako ujemna przyciągnie dodatnie jony, które "oblepią" jej powierzchnię skutecznie likwidując wpływ ujemnego napięcia siatki. W tyratronie siatka służy tylko do określenia momentu zapłonu lampy. Analogicznie zwiększenie napięcia na siatce powoduje iż tyratron się włączy przy mniejszym napięciu anodowym.

Widoczny jest wpływ siatki - im jej napięcie jest niższe tym trudniej zapalić tyratron. Przy wykorzystaniu go zamiast gazotronu w prostowniku sinusoidalnego napięcia zasilającego zwiększanie ujemnego napięcia siatki spowoduje, że przy coraz większym napięciu anody, a więc w coraz późniejszym momencie sinusoidy uruchamiany będzie tyratron, czyli średnie napięcie na wyjściu prostownika spadnie. Jak więc widać można tyratronu można użyć do regulacji napięcia z wyjścia prostownika. Innym zastosowaniem tyratronu jest wyłącznik elektroniczny - tyratron jest zablokowany dużym ujemnym napięciem siatki, dopiero w odpowiednim momencie na siatkę podane jest napięcie dodatnie włączając obwód. W tej roli tyratrony były stosowane w układach automatyki, czy w pierwszych telewizorach.

Parametry eksploatacyjne tyratronów są zbliżone do gazotronów - czas pracy, czas rozgrzewania warunki zewnętrzne itp. Bardzo ważnym parametrem jest charakterystyka siatkowa określająca moment włączenia tyratronu dla różnych napięć anodowych i siatkowych. W tyratronach podobnie jak w gazotronach wykorzystywana jest najczęściej katoda tlenkowa bezpośrednio żarzona.

Lampy stabilizacyjne

Lampy stabilizacyjne to ogólna nazwa lamp służących do stabilizacji napięcia. Ich cechą charakterystyczną jest stałość napięcia na lampie przy zmianach płynącego przez nią prądu, temperatury lampy i innych parametrów. Lampy te są nazywane często stabilitronami, lub stabiliwoltami (od nazwy najpopularniejszej firmy produkującej te odmiany lamp), lub po prostu neonówkami. Lampy te są napełnione innymi gazami, głównie neonem, pod innym ciśnieniem niż inne rodzaje lamp gazowanych. Konstrukcja lampy Wykorzystuje fakt, że w tych warunkach napięcie wyładowania w gazie nie zależy od prądu tego wyładowania.

Emisja z katody w lampach stabilizacyjnych zachodzi wyłącznie pod wpływem pola elektrycznego - katoda jest zimna. Aby przez lampę zaczął płynąć prąd lampę trzeba 'zapalić'. Odbywa się to za pomocą specjalnej elektrody zapłonowej, albo, częściej, poprze zwiększenie napięcia anoda-katoda powyżej pewnego napięcia, zwanego napięciem zapłonu. Napięcie zapłonu zależy od rodzaju gazu, jego ciśnienia i odległości pomiędzy anodą i katodą. Lampy stabilizacyjna są tak konstruowane, aby napięcie zapłonu nie było dużo wyższe od napięcia pracy lampy, ułatwia to stosowanie lamp w układzie. W memencie, gdy napięcie na niezapalonej lampie osiąga wartość krytyczną elektrony zawarte w gazie (a w każdym gazie w każdych warunkach znajduje się choćby minimalna ilość wolnych elektronów, wytworzonych np., promieniowaniem) nabywają tak dużą energię, że są w stanie wywoływać emisję nowych elektronów z atomów gazu w które uderzą. Emisja ta odbywa się pośrednio - elektrony jonizują dodatnio atomy gazu, następnie te jony są przyciągane przez ujemną elektrodę (katodę) i uderzając w nią wybijają z niej kolejne elektrony. Jeżeli tylko ilość elektronów wybitych z katody jest większa lub równa ilości elektronów dolatujących do anody to wyładowanie samo się podtrzyma i lampa się 'zapali'. Gdy każdy wybity z katody elektron spowoduje (statystycznie oczywiście) wybicie mniej niż jednego nowego elektronu z katody to wyładowanie takie nazywamy niesamodzielnym, bo nie może istnieć samodzielnie, musi istnieć jakieś pierwotne źródło elektronów w lampie - np. promieniowanie świetlne (tak właśnie działają fotokomórki gazowane). Oznacza to również co innego: prąd w zapalonej lampie nie może być dowolnie mały, bo inaczej lampa zgaśnie. Minimalny prąd wymagany do pracy lampy jest podawany jako parametr w katalogach i jest zależny od rozmiarów elektrod lampy i ciśnienia gazu.

W momencie, kiedy w lampie zapali się już wyładowanie samodzielne następuje zmiana rozłożenia elektronów i jonów wewnątrz lampy. Prawie cała objętość lampy wypełniona jest w miarę równomierną mieszanką jonów i elektronów, dzięki czemu ich pola elektryczne znoszą się wzajemnie i w tym obszarze nie ma pola elektrycznego. Tylko przy samej katodzie (na grubości ułamka milimetra) gdzie zbierają się jony następuje silne pole elektryczne które przyśpiesza jony do takich prędkości, że wybijają z katody nowe elektrony. Ponieważ w czasie pracy lampy rozkład natężenia pola jest silnie nierównomierny (potencjał bardzo szybko przyrasta przy katodzie, a potem się prawie nie zmienia idąc w kierunku do anody), zaś przez zapłonem jest niemalże liniowy na całej odległości od anody do katody to napięcie zapłonu jest sporo wyższe od napięcia wymaganego do podtrzymania wyładowania. To natężenie pola przy katodzie, a więc i ilość elektronów emitowanych z katody na jednostkę powierzchni nie zależy od prądu płynącego przez lampę, a jedynie od rodzaju gazu i jego ciśnienia. Powoduje to, że przy zmianach wartości prądu płynącego przez lampę zmienia się obszar katody emitujący elektrony (skoro natężenie emisji z jednostki powierzchni jest stałe, to przy zmianach prądu musi się zmieniać używana powierzchnia). Oznacza to, że zwiększając prąd zwiększa się wykorzystywany obszar katody, co zresztą jest widoczne, gdyż wykorzystywany obszar katody się świeci. Lampa pracuje normalnie, bez ryzyka zniszczenia, o ile nie przekroczy się maksymalnego prądu jaki katoda o danej powierzchni jest w stanie wydać. Przy zwiększeniu jego wartości ponad tą wartość maksymalną natężenie pole elektrycznego przy katodzie się zwiększa, zwiększa się też jej temperatura co może spowodować jej zniszczenie.

Fakt, że świecąca powierzchnia katody zależy od wartości płynącego prądu zostać wykorzystany we wskaźnikach jarzeniowych - jest to lampa w której przy zwiększaniu prądu zwiększa się długość świecącego paska. Lampa taka ma tak ukształtowane elektrody, że świecić rozpoczyna zawsze ten sam obszar katody - dzięki temu wskaźnik zachowuje się przewidywalnie. W tym zastosowaniu lampy jarzeniowe były czasami używane w radiach w tym samym celu co oczka magiczne - jako wskaźniki dostrojenia, taką lampę wykorzystywał np. odbiornik Elektrit Super5 GZ.

Lampy stabilizacyjne swoim pierwotnym zastosowaniu - jako stabilizator napięcia - w odbiornikach radiofonicznych nie były stosowane, natomiast powszechnie stosowano je w odbiornikach komunikacyjnych, i przyrządach pomiarowych, wszędzie tam, gdzie ważna była precyzja pracy obwodów, np. generatora fali nośnej nadajnika.

Przykładowe typy stabilizatorów jarzeniowych: 85A2, 150C1, 7475, 0D3. StR150/20

Systemy oznaczeń lamp

System europejski:
Oznaczenie składa się z dwóch lub więcej liter i cyfr.
Pierwsza litera oznacza żarzenie według następującego klucza:
A - 4V równolegle prądem stałym lub zmiennym
B - 180mA szeregowo prądem stałym
C - 200mA szeregowo prądem stałym lub zmiennym
D - 1,4V szeregowo i równolegle prądem stałym (lampy bateryjne), czasami spotyka się 1,2V i 0,625V
E - 6,3V równolegle prądem stałym lub zmiennym
G - 5V równolegle prądem zmiennym
H - 150mA szeregowo prądem zmiennym
K - 2V równolegle prądem stałym (lampy bateryjne)
P - 300mA szeregowo prądem stałym lub zmiennym
U - 100mA szeregowo prądem stałym lub zmiennym
V - 50mA szeregowo prądem stałym lub zmiennym
X - 600mA szeregowo prądem stałym lub zmiennym

Druga i następne litery oznaczają typ lampy (dwie, jeżeli w jednej bańce są dwa systemy itd.)
A - dioda detekcyjna
B - duodioda detekcyjna (ze wspólną katodą)
C - trioda małej mocy
D - trioda głośnikowa
E - tetroda małej mocy
F - pentoda małej mocy
H - heksoda lub heptoda heksodowa
K - oktoda lub heptoda oktodowa
L - tetroda lub pentoda głośnikowa
M - wskaźnik dostrojenia (oko magiczne)
N - trioda gazowana (tyratron)
Q - ennoda (detektor FM)
X - duodioda prostownicza gazowana (ze wspólną katodą)
Y - dioda prostownicza
Z - duodioda prostownicza (ze wspólną katodą)

Cyfry oznaczają rodzaj cokołu i różne typy:
od 1 do 9 - cokół bocznostykowy ośmiostykowy (na ogół), czasami też cokół kołkowy (np. AF2), lub oktalowy (UM4)
od 11 do 19 - cokół stalowy ośmiostykowy
od 21 do 29 - cokół loktalowy ośmiostykowy (tylko dla lamp bateryjnych serii D również cokół oktalowy)
od 30 do 31 - cokół oktalowy ośmiostykowy
od 40 do 41 - cokół rimlokowy ośmiostykowy
od 50 do 60 - cokół loktalowy dziewięciostykowy, oraz cokoły specjalne
od 61 do 79 - cokoły różne głównie miniaturowe (lampy nuwistorowe)
od 80 do 89 - cokół nowalowy dziewięciostykowy
od 90 do 99 - cokół heptalowy siedmiostykowy (miniaturowy)
od 200 do 299 - cokół dekalowy dziesięciostykowy
od 500 do 599 - cokół magnowalowy ośmiostykowy
lampy serii 80X - wersje specjalne lamp 8X 18X, 28X - wersje specjalne lamp 8X
lampy serii 17X i 27X - seria z NRD z cokołem 11-to pinowym (gnomröhren)
Jeżeli cyfry zostaną zamienione miejscami z literami oznaczającym typ lampy oznacza to wykonanie specjalne lampy.
Dla pentod i tetrod sygnałowych ostatnia cyfra parzysta oznacza lampę o stałym współczynniku nachylenia, nieparzysta lampę z regulowaną charakterystyką (selektodę). Ta zasada nie zawsze się sprawdza.

Przykłady oznaczeń:
AK2 - oktoda, żarzona napięciem 4V, cokół bocznostykowy
EF80 - pentoda sygnałowa żarzona napięciem 6,3V cokół nowalowy
PL36 - pentoda głośnikowa żarzona prądem 300mA, cokół oktalowy

System amerykański
System amerykański jest bardzo prosty i nie niesie prawie żadnych informacji o lampie. Składa się z liczby, liter i liczby. i ewentualnie liter na końcu
Pierwsza cyfra oznacza napięcie żarzenia zaokrąglone do najbliżej liczby całkowitej (ale np. 7 oznacza lampy 6,3V z cokołem loktalowym, 14 lampę 12,6V też z cokołem loktalowym). Jeżeli pierwsza cyfra to 0 oznacza ona zimną katodę
Litery rozróżniają poszczególne typy. Lampy z oznaczeniem dwuliterowym z listerą 'S' jako pierwszą oznaczają na ogół unowocześnione wersje lamp o tym samym oznaczeniu bez litery 'S'
Druga liczba oznacza ilość końcówek lampy włącznie z żarzeniem. Jeżeli jakaś elektroda (również żarzenie) ma więcej niż jedno wyprowadzenie liczy się tylko jedno.
Litery na końcu oznaczenia oznaczają rodzaj bańki. Bez żadnej oznacza to bańkę metalową (nie dotyczy się to lamp starszego typu, które miały zawsze bańkę szklaną, oznaczenie to tyczy się głównie lamp z cokołem oktalowym). Litera 'G' oznacza bańkę szklaną, a litery 'GT' bańkę szklaną w kształcie walca

Przykłady oznaczeń:
6C6 - lampa sześciowoltowa, o sześciu wyprowadzeniach (pentoda)
6SA7 - lampa sześciowotlowa o siedmiu wyprowadzeniach (heptoda)
35L6GT - lampa o żarzeniu 35V, sześciokońcówkowa (pentoda), zamknięta w bańce szklanej walcowej

System radziecki
System radziecki jest mieszanką systemów europejskiego i amerykańskiego ,jest bardzo skomplikowany, jednocześnie obejmuje wszystkie typy lamp produkowane w Związku Radzieckim.
Oznaczenie składa się z czterech grup. Grupa pierwsza to zastosowanie lampy, według następującego klucza:

ГК	- Lampy generacyjne i wzmacniające do 25MHz
ГУ	- Lampy generacyjne i wzmacniające od 25MHz do 600MHz
ГС	- Lampy generacyjne i wzmacniające powyżej 600MHz
ГМ	- Lampy modulacyjne (do pracy impulsowej)
В	- Lampy prostownicze (profesjonalne, dużych mocy)
СГ	- Stabilitrony
ТГ	- Tyratrony inne niż rtęciowe
ГР	- Tyratrony rtęciowe
ГГ	- gazotrony inne niż rtęciowe
Р	- gazotrony rtęciowe
Ф	- Lampy fotoelektryczne
liczba	- dla lamp odbiorczych napięcie żarzenia w woltach, dla lamp obrazowych średnica lub przekątna obrazu w centymetrach

Druga grupa oznaczeń:

Д - Diody detekcyjne
Х - Duodiody detekcyjne
С - Triody lub lampy fotoelektryczne z katodą antymonowo-cezową
З - Tetrody
П - Tetrody i pentody mocy
К - Pentody i tetrody o wydłużonej charakterystyce (selektody)
Ж - Pentody i tetrody o normalnej charakterystyce
А - Lampy mieszające z dwiema siatkami sterującymi
Г - Triody z jedną lub kilkoma diodami
Б - Pentody z jedną lub kilkoma diodami Н - Duotriody
Ф - Trioda z pentodą
Е - Wskaźniki dostrojenia (magiczne oczka)
Ц - Lampy prostownicze odbiorcze lub lampy fotoelektryczne z katodą cezową
ЛО - Lampy obrazowe o odchylaniu elektrycznym (lampy oscyloskopowe)
ЛМ - Lampy oscyloskopowe o odchylaniu magnetycznym
ЛК - Lampy obrazowe o odchylaniu magnetycznym (lampy kineskopowe)
liczba - Kolejny numer typu dla gazotronów, tyratronów i prostowników mocy

Trzecia grupa oznaczeń: liczba określająca kolejny numer typu, nie dotyczy ona gazotronów, tyratronów i prostowników mocy

Czwarta grupa oznaczeń:

А	Anoda chłodzona wodą dla lamp modulacyjnych, generacyjnych i wzmacniających Bańka szklana o średnicy 10mm dla lamp odbiorczych
Б	Anoda chłodzona powietrzem dla lamp modulacyjnych, generacyjnych i wzmacniających. Bańka szklana o średnicy 6mm dla lamp odbiorczych. Dla lamp obrazowych biały kolor świecenia
С	Duża bańka szklana (jak dla amerykańskich lamp GT) dla lamp odbiorczych. Dla lamp obrazowych niebieski kolor świecenia
В	Dla lamp obrazowych zielony kolor świecenia, dla lamp fotoelektrycznych oznacza bańkę wypełnioną próżnią
Ж	Bańka żołędziowa dla lamp odbiorczych, żółto-zielony kolor świecenia dla lamp obrazowych
Л	Cokół loktalowy dla lamp odbiorczych, długi czas poświaty dla lamp obrazowych
В	Krótki czas poświaty dla lamp obrazowych
Г	Dla lamp fotoelektrycznych oznacza bańkę wypełnioną gazem
П	dla lamp odbiorczych: lampa miniaturowa palcowa (z cokołem nowalowym lub heptalowym)
Д	Dla lamp odbiorczych: Lampa z dyskowym układem elektrod
Ułamek	Dla tyratronów, gazotronów i prostowników mocy: licznik określa średnie natężenie prądu w amperach, mianownik amplitudę napięcia zwrotnego
brak	Dla lamp odbiorczych oznacza bańkę metalową z cokołem oktalowym

Philips
System Philipsa składa się z jednej litery, trzech lub czterech cyfr, i ewentualnie litery na końcu
Pierwsza litera oznacza prąd żarzenia:
A - od 0 do 100mA
B - od 100mA do 200mA
C - od 200mA do 400mA
D - od 400mA do 700mA
E - od 700mA do 1,25A
F - ponad 1,25A
Pierwsza cyfra (lub pierwsze dwie cyfry jeżeli oznaczenie jest czterocyfrowe) oznacza napięcie żarzenia w woltach.
Jeżeli dwie ostatnie cyfry tworzą liczbę nie większą od 40 oznacza to, że lampa jest triodą,a liczba ta oznacza jej współczynnik amplifikacji, (wyjątek: 99 E499 jest triodą o współczynniku amplifikacji 99). Jeżeli liczba ta jest większa od 40 to ostania cyfra oznacza następujące rzeczy:
1 - lampa elektronowa dwusiatkowa
2 - tetroda ekranowana
3 - pentoda końcowa
4 - dioda w połączeniu z innym systemem (triodą, tetrodą lub pentodą)
5 - ekranowana pentoda o zmiennym nachyleniu
6 - pentoda w.cz.
7 - pentoda w.cz. o zmiennym nachyleniu
8 - heksoda mieszająca
9 - heksoda o zmiennym nachyleniu
Litery H, N, S i T na końcu oznaczają różne rodzaje tego samego typu (wyjątek: E444 do dioda - tetroda, E444S jest diodą - triodą)

Przykłady oznaczeń:

E499 - trioda, żarzona 4V, 1A, o współczynniku amplifikacji 99
B443 - pentoda głośnikowa żarzona 4V 160mA
B2052T - tetroda ekranowana żarzona 180mA, 20V.

Telefunken

Firma Telefunken oznaczała swoje lampy za pomocą liter  (od dwóch do czterech) i cyfr i ewentualnie literą na końcu
Pierwsza litera to zawsze 'R' - oznacza lampę elektronową i odróżnia je od innych wyrobów firmy.
Druga litera oznacza rodzaj lamy:
E - lampa elektronowa odbiorcza
G - lampa prostownicza
S - lampa nadawcza
Jeżeli dalszych liter nie ma oznacza to, że lampa jest triodą bezpośrednio żarzoną.
Jeżeli są to oznaczają:
N - żarzenie pośrednie
S - lampa z więcej niż jedną siatką
Q - lampa wypełniona parami rtęci
Pierwsze dwie cyfry w oznaczeniach trzycyfrowych oznaczają prąd żarzenia w dziesiątkach miliamperów, ostatnia cyfra to żarzenie w woltach. Lampy z numerem rozpoczynającym się od cyfry 3 oznaczają odpowiedniki lamp amerykańskich (np. REN326 - odpowiednik amerykańskiej 26). Dla lamp z oznaczeniem czterocyfrowym pierwsze dwie cyfry oznaczają prąd żarzenia w setkach miliamperów, ostatnia cyfra napięcie żarzenia. Wyjątek jest dla lamp szeregowych 180mA, 20V - te mają dwie pierwsze cyfry 18, a dwie pozostałe jak odpowiadające im cyfry lamp serii czterowoltowej.
Ostatnia litera oznacza:
d - dodatkowe wyprowadzenie z boku cokołu
e - lampa przeznaczona do żarzenia w układzie szeregowym

Przykłady oznaczeń:

REN914 - trioda, żarzona pośrednio4V, 1A
RES164 - lampa wielosiatkowa żarzona bezpośrednio 4V, 160mA
RE034 - trioda żarzona bezpośrednio 4V, 30mA

---