W lampach próżniowych ciśnienie gazów szczątkowych jest mniejsze niż 10-6..10-8 Tr. Obecność gazów nie ma wtedy wpływu na wartości prądów, nośnikami ładunku elektrycznego są zawsze elektrony. Resztki gazów pochłania umieszczany w lampie getter.
Lampy z tej grupy mogły być stosowane także w roli lamp kluczujących (na przykład jako selektory impulsów odchylania odbiorników telewizyjnych). Ponieważ zwykle współpracowały z lokalnym generatorem, często wchodziły w skład lamp złożonych.
Źródłem elektronów (dzięki zjawisku termoemisji) jest rozgrzana katoda. W przestrzeni między katodą a anodą istnieje pole elektryczne przyspieszające elektrony w kierunku anody. W niektórych lampach znajdują się tam też siatki, potencjał których wpływa na strumień elektronów.
Lampa elektronowa – przyrząd elektroniczny składający się z elektrod umieszczonych w bańce z wypompowanym powietrzem (lampa próżniowa) lub gazem pod niewielkim ciśnieniem (lampa gazowana), w którym wykorzystuje się wiązki elektronów lub jonów poruszające się między elektrodami lampy i sterowane elektrycznie elektrodami. Może służyć miedzy innymi do wzmacniania, generacji i przekształcania sygnałów elektrycznych.
Podstawowym wymaganiem dotyczącym lamp nadawczych jest dostarczenie dużej mocy, charakteryzują się one zatem dużą dopuszczalną mocą strat (nawet ponad 100 kW), napięciem pracy rzędu kilku lub kilkunastu kV i dużymi dopuszczalnymi prądami. Przy większych częstotliwościach i mocach stosuje się triody, zaś pentody i tetrody w urządzeniach do mocy około 1 kW. Duża moc strat często wymaga odprowadzenia ciepła przez wymuszone chłodzenie powietrzem, wodą lub poprzez odparowanie wody (wapotrony). Obudowy lamp nadawczych są zwykle wykonane z ceramiki lub szkła łączonego z metalem.
Ze względu na zastosowania kineskopy można podzielić na:
Kineskopy charakteryzują się magnetycznym odchylaniem strumienia elektronów. Cechami charakterystycznymi tego rozwiązania jest stosunkowo duży kąt odchylania, co umożliwia budowę ekranów o dużej wielkości, ma ono jednak mały zakres częstotliwości i wymaga dużych mocy zasilania cewek odchylających.
Kompaktrony zostały wprowadzone do produkcji przez General Electric na przełomie lat 50 i 60 XX w. jako odpowiedź na coraz szersze rozpowszechnianie się tranzystorów. Były wyposażone w nowy, 12-nóżkowy cokół, zawierały dwa lub trzy systemy w jednej bańce i umożliwiały zmniejszenie liczby lamp w urządzeniu o około połowę. Stosowano je w USA, w Europie się nie przyjęły.
Przetworniki obrazu służą do przetwarzania niewidocznych (z zakresu podczerwieni lub ultrafioletu) obrazów optycznych na obraz widzialny. Jest podstawowym elementem konstrukcyjnym noktowizora. Działanie opiera się na fotoemisji z półprzezroczystej fotokatody elektronów, które są następnie ogniskowane i na ekranie luminescencyjnym tworzą obraz widzialny. Obecnie w dużej mierze zostały wyparte przez płytki mikrokanalikowe.
Kineskopy były podstawowym wyświetlaczem odbiorników telewizyjnych i monitorów komputerowych przez drugą połowę XX wieku, zostały wyparte przez wyświetlacze plazmowe, LCD i LED (i OLED).
Konkretna lampa może być oczywiście określana za pomocą różnych kombinacji, na przykład: gazowana tetroda impulsowa, pośrednio żarzona trioda wielkiej częstotliwości itp.
Triody zastosowane jako wzmacniacze napięciowe osiągają wzmocnienie do kilkudziesięciu V/V. W latach 30 i 40 XX w. produkowano również niewielkie triody mocy przeznaczone do wzmacniaczy końcowych. W Europie zostały one szybko wyparte przez tetrody strumieniowe i pentody, w USA cały czas stosowano je do układów odchylania pionowego telewizorów.
Lampy obrazowe posiadają pokryty luminoforem ekran, na którym w wyniku bombardowania elektronami powstaje obraz świetlny. Źródłem strumienia elektronów wyrzutnia elektronów składająca się z katody oraz elektrod skupiających i sterujących. Strumień elektronów by trafić w odpowiednie miejsce ekranu jest odchylany elektrostatycznie lub magnetycznie.
Niektóre z lamp pierwotnie przeznaczonych do celów nadawczych (na przykład 807 i radziecka GU50) znalazły zastosowanie również w urządzeniach powszechnego użytku.
Najczęściej spotykane lampy mikrofalowe to
Z użyciem triod możliwe jest budowanie wzmacniaczy i generatorów sygnałów elektrycznych. Triody mogą również służyć jako elektroniczne przełączniki w układach impulsowych i logicznych - były stosowane w między innymi w elektronicznych licznikach i komputerach.
Lampy mają też niską wrażliwość na impuls elektromagnetyczny, choć w praktyce reszta komponentów układu lampowego może być znacznie bardziej wrażliwa na impuls. W efekcie dobrze przygotowane urządzenia półprzewodnikowe mogą okazać się bardziej odporne.
Obecnie w zdecydowanej większości zastosowań konstrukcje lampowe zostały zastąpione rozwiązaniami wykorzystującymi przyrządy półprzewodnikowe. Przyczynami takiego stanu rzeczy są liczne wady lamp:
Nuwistory to miniaturowe lampy ceramiczno metalowe wprowadzone przez firmę RCA w 1956. Miały duże częstotliwości pracy, lepsze od zwykłych lamp parametry szumowe i stosunkowo niskie mikrofonowanie. Znajdowały zastosowanie głównie w telewizyjnych głowicach UKF i UHF telewizorów, oraz w sprzęcie specjalnym. Wyszły z użytku na przełomie lat 60 i 70.
Pentody mocy mają parametry bardzo zbliżone do tetrod strumieniowych - do tego stopnia, że są traktowane jako ścisłe zamienniki. Tak jest na przykład z europejską lampą EL34 (pentoda) i jej amerykańskim odpowiednikiem 6CA7 (zwykle tetroda strumieniowa) - niekiedy zaś można spotkać lampy z oboma nadrukami na bańce.
Lampy gazowane zawierają celowo wprowadzone do bańki gazy, zwykle o ciśnieniu od kilkudziesięciu do 10-3 Tr. Dla ich pracy znaczenie mają zarówno elektrony, jak i jony.
Po wojnie światowej w Polsce była produkowana heptoda 1R5T, stosowana jako mieszacz w lampowych radioodbiornikach bateryjnych oraz heptoda 2A1, bardzo rzadko spotykana, nie stosowana w żadnym sprzęcie cywilnym.
Lampy fotoelektronowe wykorzystują zjawisko fotoemisji do przetwarzania sygnałów świetlnych w elektryczne.
Trioda składa się z trzech elektrod anody, katody i siatki. Siatka steruje przepływem elektronów od katody do anody.
Wbrew nazwie lampy te nie były używane jedynie do celów nadawczych, ale także w układach przemysłowych (na przykład elektrotermicznych i sterowania), a także w stacjonarnych wzmacniaczach akustycznych dużej mocy (do nagłaśniania dużych obiektów i w radiowęzłach radiofonii przewodowej).
Lampy cyfrowe (digitrony, potocznie zwane lampami Nixie) to złożone jarzeniowe lampy wskaźnikowe zawierające odpowiednio ukształtowane katody (zwykle w kształcie cyfr od 0 do 9, często również znaków "+","-" i przecinka) służące do wyświetlania informacji numerycznych.
Lampy pamięciowe działają na zasadzie zapisu i odczytu promieniem elektronowym informacji zapisanych na tarczy pamięciowej. Informacja jest zapisana w postaci ładunków elektrostatycznych i może być przechowywana przez pewien czas. Podstawowe typy takich lamp to radechon, posiadający jedną wyrzutnię elektronową używaną zarówno do odczytu jak i zapisu, oraz grafechon posiadający dwie niezależne wyrzutnie.
Wytwarzano diody detekcyjne, z maksymalnymi dopuszczalnymi prądami katody rzędu kilkunastu miliamperów i prostownicze, z prądami sięgającymi pojedynczych amperów. Maksymalne napięcie pracy typowych lamp prostowniczych wynosiło kilkaset woltów, ale produkowano również specjalne lampy na dużo wyższe napięcia. Próżniowe diody prostownicze (zwłaszcza na wyższe napięcia) były nazywane kenotronami. Do prostowników pełnookresowych produkowano lampę złożoną z dwóch diod ze wspólną katodą w jednej bańce nazywaną duodiodą. Również diody detekcyjne były często umieszczane po dwie w jednej lampie.
Lampy z większą liczbą elektrod noszą nazwy heksoda (cztery siatki, łącznie sześć elektrod), heptoda (pięć siatek, łącznie siedem elektrod), oktoda (sześć siatek, łącznie osiem elektrod) i ennoda (zwana również nonodą). W zależności od typu lampy dwie lub trzy siatki są sterujące. Lampy o większej niż siedem liczbie siatek nie były produkowane ani stosowane masowo.
Lampowe diody próżniowe to najprostsze lampy elektronowe, składające się z dwóch elektrod umieszczonych w szklanej lub rzadziej metalowej bańce.
W stosunku do tetrody pentoda różni się dodatkową trzecią siatką. Znajduje się ona między siatką ekranującą a anodą i zapobiega powstawaniu zjawiska dynatronowego.
Elektronowy wskaźnik strojenia (potocznie zwany magicznym okiem) to lampa złożone, w której jedna z elektrod jest ekranem luminescencyjnym. Wielkość powierzchni świecenia tego ekranu zależy od napięcia siatki. Wskaźniki takie były powszechnie stosowane w odbiornikach radiowych i sprzęcie pomiarowym.
Lampy elektronowe są jednym z wielu elektronicznych elementów aktywnych, historycznie pierwszymi.
Tetroda różni się od triody tym, że posiada dodatkową siatkę (zwaną siatką ekranującą) między siatką sterującą a anodą.
Działanie lamp elektropromieniowych opiera się na zogniskowanym strumieniu elektronów wytwarzanym przez działo elektronowe (wyrzutnię elektronów). Do tej grupy przyrządów próżniowych zaliczane są następujące lampy: obrazowe, kineskopowe, oscyloskopowe, radaroskopowe, analizujące, pamięciowe.
Uniwersalne lampy odbiorcze są jeszcze produkowane w Chinach i niektórych krajach byłego ZSRR i RWPG.
Podstawowym zastosowaniem lamp tej grupy było mieszanie częstotliwości w superheterodynowych odbiornikach radiowych. Część lampy mogła być przy tym wykorzystywana jako heterodyna (oscylator lokalny), taki mieszacz nosił nazwę samowzbudnego.
Lampy mikrofalowe przewidziane są do pracy przy bardzo wysokich częstotliwościach, w zakresie mikrofal. Wymaga to specjalnych konstrukcji lampy, gdyż długość fali elektromagnetycznej jest porównywalna z rozmiarami lampy, nie można też zaniedbać czasu przelotu elektronów między katodą a anodą.
W niektórych dziedzinach techniki lampy są jednak nadal stosowane:
W fotopowielaczu pomiędzy fotokatodą a anodą umieszczono pewną liczbę elektrod zwanych dynodami. Elektrony uderzając w kolejne dynody wybijają na (skutek zjawiska emisji wtórnej) dodatkowe elektrony, co powoduje wzmacnianie sygnału. Fotopowielacze są bardzo czułe i umożliwiają rejestrację światła o bardzo niewielkim natężeniu. Obecnie zostały częściowo wyparte przez kanałowe powielacze elektronów (channeltrony).
W lampach oscyloskopowych odchylanie strumienia elektronów jest elektrostatyczne. Charakteryzują się one małymi kątami odchylania, mają za to dużą częstotliwość pracy (w specjalnych wykonaniach rzędu setek MHz).
Niektóre z lamp mikrofalowych są nadal w powszechnym użytku.
Najprostsze lampy wskaźnikowe lampy neonowe (potocznie neonówki), jarzeniowe lampy wskaźnikowe - dwuelektrodowe lampy gazowane wypełnione neonem. Miały elektrody o różnych kształtach, były powszechnie stosowane - na przykład do sygnalizacji włączenia napięcia zasilania.
Wadą tetrody jest powstawanie efektu dynatronowego, polegającego na powrocie do siatki ekranującej elektronów wybitych z anody na skutek zjawiska emisji wtórnej. Jest to szczególnie widoczne przy małych prądach i napięciach anody i może doprowadzić do znacznych zniekształceń, a nawet niestabilności układu. Z tego względu we wzmacniaczach napięciowych tetrody zostały wyparte przez pentody.
Po wojnie światowej popularnymi przedstawicielami tych lamp w Polsce były UY1N (dioda prostownicza), AZ1, AZ4 (duodiody prostownicze), 6H6 (podwójna dioda detekcyjne) i kilka lamp używanych w odbiornikach telewizyjnych. Lampy EZ80 (prostownicza) i EAA91 (detekcyjna) były rozprowadzane przez Unitrę, choć nie były produkowane w Polsce.
W 1926 Manfred von Ardenne zaprojektował lampę 3NF, zawierającą w jednej bańce trzy systemy triody, dwa kondensatory i pięć rezystorów. Ze względu na konieczność utrzymania próżni rezystory i kondensatory były zatopione w szklanych rurkach. Lampa stanowiła z zasadzie kompletny odbiornik radiowy o bezpośrednim wzmocnieniu - wystarczyło dodać baterie, głośnik i wejściowy układ strojony. Lampę tę można uznać za bardzo wczesnego protoplastę układów scalonych. Pod koniec lat 20. i w pierwszej połowie 30 Loewe wyprodukowała jeszcze kilkanaście typów takich lamp.
Lampy analizujące służą do przetwarzania obrazów optycznych w sygnały elektryczne.
To najprostsze lampy fotoelektronowe, posiadające światłoczułą katodę (fotokatodę). Prąd płynący przez fotokomórkę zależy od natężenia światła padającego na fotokatodę. W zależności od wypełnienia bańki fotokomórki dzielą się na próżniowe i gazowane. Fotokomórki gazowane są czulsze, ale też są wolniejsze i mają większe szumy. Nie są już stosowane, zostały wyparte przez fotoelementy półprzewodnikowe.
Po wojnie światowej w Polsce produkowane były triody mocy AD1, podwójne triody 6N8S (małej częstotliwości) oraz ECC85 (oryginalnie przeznaczone do głowic UKF, ale używane również w innych celach). Popularne były również importowane lampy ECC88, PCC88, ECC81, ECC82 i ECC83.
W Polsce popularne były pentody napięciowe EF22, EF80 (w.cz.), EF86 (do wzmacniaczy małych sygnałów m.cz.) oraz selektody EF89. Z pentod mocy najpopularniejsze to EL84, EL86 i kilka typów pentod do odbiorników telewizyjnych.
We wzmacniaczach mocy stosuje się tetrody strumieniowe, w których dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu siatek i dodatkowym osłonom strumienie elektronów docierające do anody są bardzo wąskie. Popularne typy tetrod strumieniowych to 6L6 (w Polsce produkowana pod nazwą 6P3S) oraz 6V6 (wraz z dużą liczbą elektrycznie identycznych lamp z odmiennymi cokołami, na przykład 6P1P).
Pentody dzieli się na małej mocy (napięciowe), przeznaczone do wzmacniaczy napięciowych małej i wielkiej częstotliwości, oraz na pentody mocy przeznaczone do wzmacniaczy końcowych. Specjalny typ pentody napięciowej to selektoda, w której dzięki specjalnej konstrukcji siatki sterującej można w szerokim zakresie zmieniać wzmocnienie. Selektody stosowano na przykład we wzmacniaczach pośredniej częstotliwości odbiorników radiowych.
Lampy oscyloskopowe były używane głównie do obserwacji przebiegów elektrycznych w technice pomiarowej (na przykład w oscyloskopach), przy końcu XX wieku zostały wyparte przez techniki cyfrowej rejestracji sygnałów.
Siatka ekranująca zmniejsza pojemność zwrotną pomiędzy anodą a siatką sterującą, co ułatwia stosowanie lampy w układach wielkiej częstotliwości. Ponadto siatka ekranująca zmniejsza wpływ pola elektrycznego anody na strumień elektronów w okolicy siatki sterującej, co umożliwia uzyskanie wzmocnień dużo większych, niż możliwe do uzyskania w układach opartych na triodach - rzędu kilkuset V/V.
Lampy radaroskopowe znajdują zastosowanie we wskaźnikach radiolokacyjnych, współrzędne położenia badanego obiektu są rejestrowane jako współrzędne i jasność plamki na ekranie. Do jednoczesnej obserwacji dwóch współrzędnych używa się lamp z tak zwaną kołową podstawą czasu.
Jedyne produkowane enneody to lampa EQ80 (oznaczenie amerykańskie 6BE7) oraz EQ40 i UQ80 różniące się od niej jedynie typem cokołu i napięciem żarzenia. Były przeznaczone do detektorów FM, nie zdobyły jednak popularności.
Lampy złożone (kombinowane) zawierają kilka systemów (struktur) lamp umieszczonych w jednej bańce. Konstruowano je zwykle tak, by urządzenie zawierało niewielką ich liczbę, możliwie z jednakowym cokołem. Umożliwiało to zmniejszenie rozmiarów i kosztów urządzenia. Przykłady zestawów lamp kombinowanych:
Lampy analizujące posiadały wiele odmian konstrukcyjnych, obecnie zostały praktycznie wyparte przez technologie półprzewodnikowe. Produkuje się jeszcze nieliczne widikony do celów medycznych.