Isovaarin vanhasta putkiradiosta voi vielä löytää triodeja. Tällä elektroniikan työjuhdalla ja transistorin edeltäjällä on takanaan pitkä ja upea ura.


Tällä elektroniikan työjuhdalla ja transistorin edeltäjällä on takanaan pitkä ja upea ura.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Sähkö alkoi mullistaa elämänmenoa 1800-luvun lopussa. Puhelin, hehkulamppu ja sähkömoottori olivat uusia ihmeellisiä keksintöjä. Kaikkein ihmeellisin oli radioaaltoihin perustuva langaton lennätin, jolla viestejä voitiin välittää Atlantinkin yli.

Radiolaitteet olivat varsin kummallisia vekottimia sata vuotta sitten. Aaltoja luotiin kipinävälilähettimellä: johtimien välissä olevaan rakoon kytkettiin niin suuri jännite, että raon yli iski kipinä. Se oli itse asiassa nopeasti edestakaisin syöksähtelevä virta, ja antenniin syötettynä tämä lyhyt virtapulssi sai aikaan radioaaltoja.

Morsetusavainta painettaessa raossa kipinöi ja radioaallot lähtivät matkaan. Vastaanottoon tarvittiin antenni ja jonkinlainen ilmaisin, joka reagoi sähkö- tai magneettikenttään.

Lähettimet olivat järeitä ja vastaanottimet krouveja. Parempaa oli onneksi tulossa.

Thomas Edison oli 1880-luvulla huomannut oudon jutun. Kun hän asetti hehkulamppuun kaksi johdinta, elektrodia, virta kulki niiden välillä mutta vain yhteen suuntaan.

Kun 1897 löydettiin elektroni, Edisonin ilmiö selittyi: kuumasta langasta irtoaa pieniä sähköhiukkasia, elektroneja, jotka kuljettavat virtaa. Mielenkiintoiselle ilmiölle löytyi käyttöä, kun John A. Fleming 1904 oivalsi, että kaksielektrodista tyhjiöputkea eli diodia voitaisiin käyttää radioaaltojen vastaanottoon.

Syntyi kilpailusta

Lee de Forest oli ahkera keksijä, jolle kertyi patentteja yli 300. Hän oli langattoman lennättimen pioneeri ja yritti kilpailla alan toisen uranuurtajan, Guglielmo Marconin, perustaman mahtavan yhtiön kanssa. Marconin tiimiin kuuluva Fleming oli tietysti patentoinut diodinsa, ja de Forest yritti kehittää siitä oman versionsa. Vuonna 1906 onni potkaisi.

De Forest asetti kokeilumielessä anodin ja katodin väliin lasiputkeen vielä kolmannen elektrodin, hilan, ja teki samalla yhden viime vuosisadan tärkeimmistä keksinnöistä. Hila oli mutkitteleva metallilanka, jonka jännitettä muuttamalla voitiin ohjata katodista anodiin kulkevien elektronien virtaa. Pienellä teholla oli siis mahdollista ohjata suuremman tehon kulkua eli vahvistaa heikkoja signaaleja!

Triodista, jota de Forest kutsui audioniksi, alkoi uusi elektroniikan aikakausi.

Triodi oli yleiskäyttöinen komponentti, jolla voitiin vahvistamisen lisäksi tehdä paljon muutakin. Jos vahvistuneesta signaalista syötettiin osa sopivasti takaisin hilaan, triodi alkoi värähdellä itsekseen. Se muutti siis tasavirtalähteen energiaa suurtaajuussignaaliksi eli toimi oskillaattorina. Triodi soveltui myös ilmaisimeksi, sekoittimeksi ja modulaattoriksi, jotka ovat tärkeitä nykyradion osia (ks. Tiede 8/2006, s. 56-57).

Toi oopperankin kotiin

De Forest rakasti oopperaa ja toivoi, että jonain päivänä kaikki voisivat nauttia tästä taiteesta kotonaan. Toive toteutui, kun triodi vapautui lastentaudeista.

Aluksi triodit särkyivät helposti, eikä tehoa irronnut paljonkaan. Tyhjiötä parannettiin ja uusia materiaaleja ja rakenteita kokeiltiin. Myös hilojen määrää kannatti lisätä. Näin syntyi kaksihilainen tetrodi ja kolmihilainen pentodi ja monia muita triodin jälkeläisiä, joissa tyhjiössä tai kaasussa kulkevien elektronien virtaa ohjailtiin sähkö- ja magneettikentillä.

Vanha kipinälähetin tuotti lyhyitä pulsseja ja soveltui morsetukseen mutta ei puheen tai musiikin lähettämiseen. Triodilla sen sijaan voitiin luoda jatkuvaa aaltoa, jota moduloitiin äänen tahdissa. Monet radioamatöörit ryhtyivät kokeilemaan äänen lähettämistä, ja 1920-luvun alussa yleisradiolähetyksistä tuli jo säännöllisiä.

Ensin ohjelmia seurattiin yksinkertaisilla kidekoneilla, mutta pian markkinoille tuli putkiradioita, jotka olivat monessa suhteessa ylivoimaisia kidevastaanottimiin verrattuna - kiitos triodin.

Tutkiin ja tietokoneisiin

Yleisradion lisäksi elektroniputkia käytettiin monissa muissakin sovelluksissa. Radiopuhelinyhteys Atlantin yli onnistui ensimmäisen kerran 1915 putkilähettimellä. Radiopuhelimesta tuli myös poliisin apuri rosvojen jahtaamisessa, kun putkiradio asetettiin T-Fordin takapenkille Detroitissa 1921.

Triodit toimivat lankapuhelinverkon vahvistimina. Toisen maailmansodan alla monissa maissa kehitettiin tutkaa, jossa elektroniputket olivat tärkeitä. Ensimmäinen täysin elektroninen tietokone, 1946 valmistunut ENIAC, perustui sekin elektroniputkiin. Niitä oli 30-tonnisessa laskimessa peräti 18 000.

Putkien valtakausi kesti 1950-luvulle, jolloin puolijohdetekniikka ja transistorit alkoivat syrjäyttää niitä. Transistorit ovatkin nykyelektroniikan ehdoton kunkku, koska niitä voidaan pakata pieneen siruun paljon ja ne tulevat toimeen matalalla jännitteellä. Esimerkiksi kännykän koko elektroniikka mahtuu yhden triodin kokoiseen tilaan.

Putkilla on kuitenkin vielä elinvoimaa. Kun tarvitaan suuria tehoja tai laitteiden on kestettävä voimakkaita häiriöpulsseja, hyödynnetään elektroniputkia. Niitä käytetään edelleen esimerkiksi yleisradion lähettimissä.
Keittiön mikroaaltouunissa puksuttava ontelomagnetroni on yksi triodin jälkeläisistä. Myös hifi-intoilijoiden audiolaitteissa on vielä putkia. Satavuotias ei ole päässyt eläkkeelle.


Arto Lehto on radiotekniikan dosentti Teknillisessä korkeakoulussa.

Sisältö jatkuu mainoksen alla