2극 진공관 발명 -11월16일 역사 , 오늘은

진공관의 발명 역사를 둘러보고 최초 2극 진공관을 발명한 존 앰브로즈 플레밍에

대해 알아보는 시간을 가져보자

 

먼저 진공관의 정의를 알아보자

 

진공관은 진공 속에서 전자의 움직임을 제어함으로써 전기 신호를 증폭시키거나 교류를 직류로 정류하는 데 사용하는 전기 방식이다. ( 전자관, 열전자관. 라디오 밸브라고도 칭한다 )

 

진공관의 역사

1904년에 최초의 진공관인 이극 진공관을 발명 – 플레밍

1906년 삼극 진공관을 발명 – 미국의 디포리스트 발명

1910년 사극진공관 개발   -  미국의 공학자 힐

1926년 오극진공관 발명  - 네델란드 공학자 벤저민 델레겐

1960년~1970년 트랜지스터 발명 – 쇼클리 .바딘 .브래튼 (노벨 물리학상 수상 )

 

진공관의 역사에서 크게 보면 위와 같지만 좀더 세부적인 내용을 둘러보자

1) 1904년 ~1926년

 이 시기에 에디슨이 전구를 실험하는 과정에서 전구에 전극을 하나 더 넣었는데 전극이 양전하를 띄면 전구에 불이 들어올 때 필라멘트에서 전극으로 전류가 흐르는 것을 발견하였다 .1884년에 이 현상을 에디슨이 발견했기 때문에 에디슨 효과라고 불리었으나 ,에디슨은 백열전구의 효율 개선에만 집중했기 때문에 이 현상을 실용화하지 않았다. 이 에디슨 효과가 단서가 되어 영국의 플레밍이 이극 진공관을 발명했고 미국의 디포리스트가 1906년 삼극 진공관을 발명했다.

 

1912년 해럴드 아놀드는 진공관의 내부 구조를 바꾸고 진공관 내부의 공기를 최대한 빼서 부분 진공 상태에 가깝게 만들었다. 이후 1914년에 장거리 전화선에서 증폭기로 진공관이 사용되었다.이후 1910년대에 독일의 물리학자 쇼트키가 사극 진공관을 실험하였고 ,미국의 공학자 힐이 이를 토대로 실용적인 사극진공관을 개발했다. 네델란드의 공학자 밴저민 텔레겐은 1926년 오극진공관을 발명했다.

2)  1960~1970년대  

트랜지스터가 발명되자 1960년대 들어 진공관은 점차 트랜지스터로 교체 되었다. 진공관으로는 원리상 단극성인 것밖에 만들 수 없지만 트랜지스터로는 양극성 소자를 만들 수 있다는 점 이외에도 진공관보단 트랜지스터쪽이 제조가 용이하며 가격이 트랜지스터 쪽이 낮았기 때문에 주 회로에 진공관을 사용한 텔레비전 수상기나 라디오 수신기는 1970년대에 들어가면 생산이 중지되기에 이른다

3)  현재

다이오드와 트랜지스터가 발명된 이후 진공관은 거의 사용되지 않게 되었지만 일부 트랜지스터로 대체하지 못하는 분야에서는 아직도 사용되고 있다.

예를 들어 높은 주파수의 큰 전력 ( 10GHz 킬로와트 이상 ) 의 용도에서는 현재에도 진공관이 쓰이고 있는데 ,AM FKELDH QKDTHD THDTLSDPTJ 100KW ~1000KW급 출력을 낼 때 30KV의 고전압도 제어가 가능하기 때문에 진공관이 널리 사용된다. 단 FM라이오 방송이나 디지털 방송의 경우 평균 500W~ 1KW로 높은 출력이 필요하지 않기 때문에 반도체가 사용되고 있다.

트랜지스터가 발명되자 1960년대 들어 진공관은 점차 트랜지스터로 교체 되었다. 진공관으로는 트랜지스터의 경우 지능형 전력 모듈 소자의 경우 대역폭이 20KHZ에 최대 작동 전압이 2KV정도이고 절연 게이트 양극성 트랜지스터 소자는 6.6KV까지 낼 수 있으나 제어 주파수가 매우 낮다

4)  간단하게 장점과  단점을 알아보자

장점 :

1.    캐리어 이동도가 높다 ( 자유 공간 안의 전자 )

2.    구조에 따라서는 높은 내압을 확보 가능

3.    구조가 단순하고 절연 파괴등에 따른 불가역 손상이 적다

단점 :

1.    열전자 (필라멘트나 히터) 이 필요해서 소비 전력이 크다. 장시간 사용시 냉각장치 필요

2.    열전자원의 수명이 비교적 짧다.

3.    크기를 줄이기 쉽지 않고 내진성에 문제가 있다

4.    외부 환경에 매우 취약하다. ( 여름과 겨울에서 고온 및 저온의 환경시 작동불가 )

5.    소자 단가가 비싸다.

 

이상으로 진공관의 역사에 대해 알아보았다면    2극 진공관의 발명가 플레밍에 대해 알아보고 이글을 마치도록 하겠다.

 

존 앰브로즈 플레밍 경 ( 1849년 11월29일 ~1945년 4월18일 )      

 

영국의 전기기술자이며 발명가이다. 전화. 전신. 라디오 . 전등의 발전에 공헌하여 노벨상 후보로 지명됐었다. 플레밍의 법칙을 고안한 것과 2극 진공관의 발명으로 유명하다.

랭커스터 출신으로  런던 대학교 유니버시티 칼리지 런던에서 수료 후  케임브리지 대학교 등에서 가르치는 한편 마르크니 무선회사. 에디슨 전신회사 후에 에디슨 전등회사 등의 자문역으로 일하였다. 1885년부터 런던대학교 최초의 전기 공학 교수가 되었다.                                         

이후 1885년 플레밍의 법칙을 발표 하였다. 이 법칙은 전류 , 자기장 ,도체 운동의 3방향에 관한 것으로 플레밍의 오른손 법칙과 플레밍의 왼손 법칙으로 이루어져 있다.

마이클 패러데이에 의하여 발견된 전자기유도 현상 ( 모터와 발전기 등의 기초원리 ,전문분야에서는 잔자기학이 있다. ) 을 판단하기 쉽도록 인간의 손 모양으로 표시한 것이다.

그가 런던대학교 유니버시티 칼리지 런던에서 교편을 잡고 있던 때에 몇번이고 전자기유도 현상을 설명해도 “전류에 의하여 발생하는 자장 “과 “자장에 의하여 발생하는 전류”의 관례를 이해하지 못하는 학생을 위하여 고안한 것이다.

무선통신의 개발자 굴리엘모 마르코니와 공동 연구를 행하여 1901년 대서양 횡단무선 통신 실험에 협력하여 1906년에는 안테나의 지향성에 관한 이론화를 하였다.

1904년에는 2극 진공관의 정류작용을 발견하고 2극 진공관을 처음으로 만들어내어 진공관 기술에 기여하였다. 1929년 Knight Bachelor( 기사작위)에 서임되었다.

 

이상 , 진공관의 역사와 플레밍에 대해 알아보았습니다. 

 

감사합니다 

 

* 내용 참조 : wikipedia.org