ઇલેકટ્રોન ટ્યૂબ

ઇલેકટ્રોન ટ્યૂબ : કાચ અથવા ધાતુની નિર્વાત કરેલી નલિકા (વાયુનું દબાણ 10^–6થી 10^–4 મિલીમીટર પારાની ઊંચાઈ) કે વાયુભારિત નળી (વાયુનું દબાણ 10^–3થી 25 મિલીમીટર પારાની ઊંચાઈ), જેમાં મુક્ત ઇલેકટ્રોન કે વિદ્યુતભારિત આયનોની ગતિ દ્વારા, ધારાનું વહન થતું હોય છે. ઇલેકટ્રોન કે આયનોના વહનનું નિયંત્રણ, વિદ્યુતક્ષેત્રની મદદથી કરી શકાતું હોઈ, નલિકાને ઇલેક્ટ્રૉનિક ‘વાલ્વ’ પણ કહે છે. આ કારણે તેનું મૂળ નામ ‘વાલ્વ’ ઘણા સમય સુધી પ્રચલિત રહ્યું. નલિકામાંથી વહેતી ધારા, તેમાં ઉત્પન્ન થતા મુક્ત ઇલેકટ્રોનની સંખ્યા, તેમને અસર કરતાં વિદ્યુતક્ષેત્રો તથા તેમાં રહેલા વાયુના દબાણ ઉપર આધારિત હોય છે. નલિકાના ઉપયોગ અનુસાર વીજાગ્રોની સંખ્યા, સ્થાન, તેમની ભૌતિકીય રચના, આવરણ (કાચ કે ધાતુનું) વગેરે નક્કી કરવામાં આવે છે. આરંભમાં રેડિયો-પ્રેષક (transmitter), સંગ્રાહક (receiver), ટેલિવિઝન, દૂરસંચાર, પ્રયોગશાળાનાં ઉપકરણો, ઔદ્યોગિક સાધનો વગેરેમાં ઇલેકટ્રોન નલિકાએ અગત્યનો ભાગ ભજવેલ છે.

સામાન્ય ઉપયોગમાં લેવાતી જુદા જુદા પ્રકારની નિર્વાત ઇલેકટ્રોન નલિકાઓ(વાલ્વ)નું વર્ણન નીચે પ્રમાણે છે :

(1) ડાયોડ (diode) : 2 વીજાગ્ર-(1) ઋણભારિત કૅથોડ (2) ધનભારિત ઍનોડ કે પ્લેટ ધરાવતો સૌથી સાદો વાલ્વ. કૅથોડને જુદા જ પરિપથ વડે ગરમ કરવાથી ઇલેકટ્રોનનું તાપાયનિક ઉત્સર્જન (thermionic emission) થાય છે. કૅથોડને અનુલક્ષીને ઍનોડને ધન વીજવિભવે રાખવામાં આવતો હોવાથી, ઉત્સર્જિત ઇલેકટ્રોન ઍનોડ તરફ આકર્ષાય છે અને ડાયોડની અંદર વીજભારના વહન દ્વારા વીજધારા ઉત્પન્ન થાય છે. પરંપરા અનુસાર ધનવીજભારની ગતિની દિશા એ જ વીજધારાની દિશા છે. ઇલેકટ્રોન ઋણભારિત હોવાથી, રૂઢિગત ધારાની દિશા ઇલેકટ્રોનની ગતિની વિરુદ્ધ દિશામાં થશે. તેથી ડાયોડની અંદર ધારાની દિશા ઍનોડ કે પ્લેટથી કૅથોડ તરફની હોય છે જ્યારે બહારના પરિપથમાં તેની દિશા કૅથોડથી પ્લેટ તરફની હોય છે. ઍનોડને ઋણવીજવિભવે રાખવામાં આવે તો ઍનોડ દ્વારા થતા અપાકર્ષણને કારણે ઇલેકટ્રોન ઍનોડ ઉપર પહોંચી શકતા નથી અને ધારા અટકી જાય છે. આમ છતાં જો ઉત્સર્જિત તાપમાન-ઇલેકટ્રોનનો વેગ પ્રમાણમાં વધારે હોય તો ઍનોડ પર પહોંચી શકે છે અને આવી સ્થિતિમાં ઍનોડ-કૅથોડ પરિપથમાં વીજધારા જોવા મળે છે, પરંતુ તે અત્યંત નબળી હોય છે. ડાયોડના આ ગુણધર્મનો ઉપયોગ પ્રત્યાવર્તી ધારા(alternating current)નું દિષ્ટધારા(direct current d.c.)માં પરિવર્તન (rectification) કરવા માટે થાય છે. એ.સી.ના અર્ધચક્ર (half cycle) દરમિયાન ઍનોડ ધનવિભવે હોય ત્યારે જ ડાયોડમાંથી વીજધારા પસાર થાય છે. બીજા અર્ધચક્ર દરમિયાન ઍનોડ ઋણ વિભવે હોય ત્યારે ધારા અટકી જાય છે. આ પ્રમાણેના ફક્ત અર્ધચક્ર દ્વારા થતા ત્રુટક પરિવર્તનને અર્ધતરંગ ર્દષ્ટિકારક (half wave rectifier) કહે છે. એકને બદલે બે કૅથોડ (c₁ અને c₂) વાળો ડાયોડ વાપરવામાં આવે ત્યારે એ.સી.ના એક અર્ધચક્ર દરમિયાન c₁ ઋણ અને c₂ ધન વિભવે રહેવાથી તે અર્ધચક્ર દરમિયાન ડાયોડમાં ધારાની દિશા પ્લેટ(ઍનોડ)થી c₁ તરફની હોય છે. હવે એ.સી.ના બીજા અર્ધચક્ર દરમિયાન c₁ ધન વિભવે અને c₂ ઋણ વિભવે થવાથી આ અર્ધચક્ર દરમિયાન ડાયોડમાંથી ધારા વહે છે. પરંતુ હવે તેની દિશા પ્લેટથી c₂ તરફની હોય છે. આમ એ.સી. વિભવના બંને અર્ધચક્ર દરમિયાન, ડાયોડમાંથી ધારા પસાર થતી હોય છે. ડાયોડના આવા ઉપયોગને પૂર્ણ-તરંગ ર્દષ્ટિકારક (full wave rectifier) કહે છે. આ ઉપરાંત ડાયોડના અન્ય ઉપયોગોમાં મૉડ્યુલિત રેડિયો-સંકેતમાંથી શ્રાવ્ય સંકેતને અલગ પાડીને તેનું જ્ઞાપન (detection) કરવું, કોઈ વીજસંકેતના મધ્ય સ્તર(mean level)ને ઊંચે-નીચે લઈ જનાર સાધન (level-changer) તરીકેના અધિભાર (overload) સામે રક્ષણ આપવું, તરંગસ્વરૂપમાં ફેરફાર લાવવો વગેરે છે.

જો ઍનોડ વોલ્ટેજ = e_b, ઍનોડ ધારા = i_b, ઍનોડનું પૃષ્ઠ-ક્ષેત્રફળ = s_p ઍનોડ-કૅથોડ વચ્ચેનું અંતર = d, નળાકાર ઍનોડની ત્રિજ્યા = r_p અને નળાકાર કૅથોડની ત્રિજ્યા = rk હોય, તો ચાઇલ્ડ-લૅંગ્મ્યૂર નિયમ અનુસાર, અવકાશ-વીજભાર મર્યાદિત (space charge limited) ઍનોડ વીજધારા :

(1) સમતલ વીજાગ્રો માટે,
અને
(2) નળાકાર વીજાગ્રો માટે,  

અહીં ß નું મૂલ્ય ગુણોત્તર r_p/r_k ને અધીન છે. આ ગુણોત્તર 8 કરતાં વધુ હોય તો βનું મૂલ્ય મહત્તમ અને લગભગ 1 થાય છે. m.k.s. માત્રક પદ્ધતિમાં, ધારા i_b ઍમ્પિયરમાં મળે છે. અમુક નિયત ઍનોડ વોલ્ટેજે ઉત્સર્જિત થતાં ઇલેકટ્રોન, અમુક દરે જ, કૅથોડથી નીકળીને ઍનોડ પર પહોંચે છે. બાકીના ઉત્સર્જિત ઇલેકટ્રોન કૅથોડની આસપાસ એકઠા થતા હોય છે, જે ‘સ્પેસ-ચાર્જ’ તરીકે ઓળખાય છે. આ સ્થિતિમાં ઍનોડ-કૅથોડ વચ્ચેના વિભવ-વિતરણને અસર પહોંચે છે. આ ઋણવીજભારી કણો (ઇલેકટ્રોન), રેખીય વિભવ-વિતરણ અનુસાર ઍનોડ-કૅથોડ વચ્ચે જે મૂલ્યના વિભવો હોવા જોઈએ તેના કરતાં ઓછા મૂલ્યના વિભવો ઉત્પન્ન કરે છે.

ડાયોડની ક્ષમતા (rating of a diode) : ડાયોડની પ્રચાલનક્ષમતા નીચેનાં પરિબળો ઉપર આધારિત હોય છે : (1) કૅથોડની ઉષ્મા, (2) તેની ઉત્સર્જનક્ષમતા, (3) ડાયોડમાં પ્રસરતી ઉષ્મા સામે ટકી શકે તેવો નલિકાના કાચનો પ્રકાર, (4) ઍનોડ-ધારા વડે ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા (જે e_bi_bને સપ્રમાણ છે), (5) ઉષ્માજનક ફિલામેન્ટ અથવા ઍનોડમાંથી વિકિરણ દ્વારા ઍનોડ પર પહોંચતી ઉષ્મા સામે ઍનોડની ધાતુનું ટકાઉપણું અને રક્ષણ, (6) કૅથોડ-ઍનોડ વચ્ચેના અંતરને અધીન વીજક્ષેત્રની ચરમસીમાંત (uppermost limit) તીવ્રતા. નિમ્ન ઊર્જા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી સામાન્ય નલિકાઓની તુલનાએ ઊંચી ઊર્જા માટેની નલિકાઓની ક્ષમતા જાળવવા માટે જુદી જુદી રીતો અપનાવવી પડે છે. આવરણ-કાચનો પ્રકાર, શીતનપદ્ધતિ, વીજાગ્રોના છેડાઓ વચ્ચેનું અંતર, નલિકાનું કદ, વિદ્યુતસ્રોતની ગુણવત્તા વગેરે નલિકાના ઉપયોગને અનુરૂપ રાખવાં પડે છે. આવી કાળજી અન્ય પ્રકારની નલિકાઓ માટે પણ રાખવી આવશ્યક છે.

ટ્રાયોડ : વીજક્ષેત્રમાં ફેરફાર કરવાથી મુક્ત ઇલેકટ્રોનના વહનનું નિયંત્રણ કરી શકાય છે તે હકીકતના આધારે બે વીજાગ્રોવાળી નલિકા(ડાયોડ)માં કૅથોડ અને ઍનોડની વચ્ચે ત્રીજો વીજાગ્ર ગોઠવીને તેમના વિભવ-વિતરણ(potential distribution)માં તેમજ વીજક્ષેત્રમાં પરિવર્તન કરવામાં આવ્યું. લી દ ફૉસ્ફેટ નામના વિજ્ઞાનીએ 1906માં છિદ્રવાળી પટ્ટી કે જાળીનો બનેલો એક વીજાગ્ર, ઍનોડ અને કૅથોડની વચ્ચે પરંતુ કૅથોડની વધુ નજીક ગોઠવ્યો. આ પ્રમાણે ત્રણ વીજાગ્રોથી બનતી નલિકાનું નામ ‘ટ્રાયોડ’ આપવામાં આવ્યું. છિદ્રવાળી નળાકાર જાળીને નિયંત્રણ-ગ્રિડ (control grid) કહે છે. આ ગ્રિડ વિવિધ આંટા ધરાવતા ગૂંચળા રૂપે પણ હોઈ શકે. આકૃતિ 1માં ટ્રાયોડની આંતરિક રચના અને તેની સંજ્ઞા દર્શાવેલ છે :

ગ્રિડ, કૅથોડની નજીક હોવાથી કૅથોડમાંથી ઉત્સર્જિત થતા અને ઍનોડ તરફ જતા ઇલેકટ્રોનનું નિયંત્રણ જેટલું ઍનોડ દ્વારા થાય તેના કરતાં વધારે અસરકારક રીતે ગ્રિડ દ્વારા થતું હોય છે. આ કારણે ગ્રિડના વિભવમાં સહેજ ફેરફાર કરવાથી ઍનોડ-ધારામાં ખાસ્સો મોટો ફેરફાર જોવા મળે છે. ટ્રાયોડના આ વિશિષ્ટ ગુણધર્મને લઈને તેનો ઉપયોગ પ્રવર્ધક (amplifier) તેમજ દોલક (oscillator) તરીકે કરવામાં આવે છે. સામાન્યત: ગ્રિડ ઋણવિભવે હોવાથી, ગ્રિડ-કૅથોડ પરિપથમાં ધારા પસાર થતી નથી અને વિદ્યુતઊર્જાનો વપરાશ નહિવત્ હોય છે. પ્રવર્ધન માટેની જરૂરી ઊર્જા ઍનોડના ડી.સી. પ્રભવમાંથી મળી રહે છે. ટ્રાયોડના પ્રવર્ધન ગુણાંક(amplification factor) μ(મ્યુ)નું મૂલ્ય 20થી 70 વચ્ચે હોય છે. વોલ્ટેજ-પ્રવર્ધક કરતાં ઊર્જા-પ્રવર્ધક માટે mનું મૂલ્ય નાનું હોય છે. જો ઍનોડવિભવ E_b હોય, તો ગ્રિડને (-E_b/µ) વિભવ લગાડવામાં આવે ત્યારે ઍનોડધારા બંધ પડે છે. તેથી આ ઋણવિભવને ‘કાપ-બાયસ’ (cut-off bias) કહે છે. ટ્રાયોડનો એક દોષ એ છે કે તેના ઍનોડ અને ગ્રિડ વચ્ચેની ધારિતા (C_gp) ઊંચી રેડિયો-આવૃત્તિઓએ પ્રવર્ધકને અસ્થિર બનાવે છે. તેનું કારણ એ છે કે તે વીજધારિતા દ્વારા પ્રદાન(out-put)માંથી આદાન(input)માં ઠીક ઠીક પ્રતિપુષ્ટિ (feed back) થાય છે, જેને પરિણામે પ્રવર્ધકનું દોલકમાં રૂપાંતર થાય છે. આ દોષ નિવારવા માટે ગ્રિડ-ઍનોડધારિતાની અસરનું તટસ્થીકરણ કરવા માટેની ગોઠવણ હોય છે.

ટ્રાયોડમાં ઍનોડ-વીજધારા(i_b)નું સૂત્ર ડાયોડના જેવું જ છે, પરંતુ ફેર ફક્ત એટલો જ છે કે ધારાનું નિયંત્રણ ફક્ત ebને બદલે હવે (µe_c + e_b) જેટલા અસરકારક વોલ્ટેજ દ્વારા થતું હોય છે. e_c = ગ્રિડ-વોલ્ટેજ અને µ = પ્રવર્ધન-ગુણાંક છે. ટ્રાયોડ માટે,

k = સમપ્રમાણતાનો અચળાંક છે. e_cમાં 1 વોલ્ટ જેટલા ફેરફારે અસરકારક નિયંત્રણ વોલ્ટેજમાં 20 વોલ્ટ જેટલો ફેરફાર થાય છે. જ્યારે e_bમાં 1 વોલ્ટ જેટલો ફેરફાર કરતાં તેનો તે જ ફેરફાર થતો હોય છે. આમ ઍનોડ-ધારાનું નિયંત્રણ કરવાની ગ્રિડની શક્તિ સમજી શકાય છે (કારણ કે e_cની સાથે µ પણ ગુણક છે.). વાસ્તવમાં તો ગ્રિડની આટલી ઊંચી અસરકારકતા તેના સ્થાનને આભારી છે અર્થાત્ ગુણોત્તર C_gk/C_pkને આભારી છે. અહીં C_gk એ કૅથોડ અને ગ્રિડ વચ્ચેની અને C_pk એ કૅથોડ અને પ્લેટ વચ્ચેની આંતરવીજધારિતા (inter-electrode capacitance) છે. જો r_p = પ્લેટ પ્રતિરોધ અને gm = સંક્રમણ ચાલકત્વ(transconductance) એ, ટ્રાયોડની સ્થિર-સ્થિતિનાં પ્રાચલો (parameters) હોય તો,
µ = r_p – g_m
સામાન્યત: ટ્રાયોડના r_pનું મૂલ્ય ટ્રાયોડની રચના અનુસાર 8થી 20 કિલો ઓહમ હોય છે અને gmનું મૂલ્ય અંદાજે 4000 માઇક્રોમ્હો (μ ö) હોય છે. ગ્રિડ જો ધનવિભવે હોય તો તે ટ્રાયોડની કુલ વીજધારામાં ભાગ પડાવે છે અને આદાન-પરિપથમાં વિદ્યુતઊર્જાનો વ્યય થાય છે એટલું જ નહિ, પરંતુ ઍનોડ-ધારા અને ઍનોડ વચ્ચેનાં રેખીય અભિલક્ષણોમાં વક્રતા આવે છે. આ પરિસ્થિતિમાં આદાન-સંકેતનું પ્રવર્ધન થતું હોવા છતાં, પ્રદાન-સંકેત કાંઈક અંશે વિકૃત (distorted) પ્રકારનો મળે છે. સામાન્ય પ્રચાલન ગ્રિડ-બાયસનાં મૂલ્યો માટે ટ્રાયોડના e_b વિરુદ્ધ i_bના સ્થિત લાક્ષણિક આલેખો (static charactristic curves) આકૃતિ 2માં આપેલા છે.

ટેટ્રોડ : ટ્રાયોડમાંની ઍનોડ-ગ્રિડધારિતા C_gpનું મૂલ્ય ઘટાડવા માટે ઍનોડ અને નિયંત્રણગ્રિડ નંબર 1ની વચ્ચે, બીજો એક ગ્રિડ નંબર 2 મૂકવામાં આવે છે. તેને ‘સ્ક્રીન ગ્રિડ’ (screen grid) કહે છે. આમ કૅથોડ, ગ્રિડ નં. 1, ગ્રિડ નં. 2 અને ઍનોડ મળીને કુલ 4 વીજાગ્રો હોય તેવી નલિકાને ‘ટેટ્રોડ’ કહે છે. સામાન્યત: સ્ક્રીન ગ્રિડને ધનવિભવે રાખવામાં આવે છે. પરિણામસ્વરૂપે ટ્રાયોડના પ્રાચલો r_p અને μ કરતાં ટેટ્રોડના તે પ્રાચલોનું મૂલ્ય બેથી ત્રણગણું હોય છે. આ વાલ્વની નોંધપાત્ર ખાસિયત એ છે કે જ્યારે સ્ક્રીન ગ્રિડનો વિભવ ઍનોડના વિભવ કરતાં વધારે હોય ત્યારે કૅથોડમાંથી આવી રહેલા ઇલેકટ્રોન વધુ ઝડપી બની ઍનોડ ઉપર જોરથી ટકરાય છે; તેને કારણે ઍનોડમાંથી ગૌણ ઇલેકટ્રોનનું ઉત્સર્જન થાય છે અને ઉત્સર્જિત થતાં આ ઇલેકટ્રોન વધારે ધનવિભવવાળા સ્ક્રીન ગ્રિડ તરફ આકર્ષાય છે. આમ સ્ક્રીન ગ્રિડના કોઈ નિયત વિભવ કરતાં ઓછાં મૂલ્યોના વિસ્તારમાં ઍનોડ વિભવ વધવા સાથે ઍનોડ-ધારા ઘટે છે અને સ્ક્રીન ગ્રિડધારા વધે છે. આમ થવાનું કારણ એ છે કે ઍનોડ જેટલા પ્રાથમિક ઇલેકટ્રોન ગ્રહણ કરે છે તેના કરતાં વધુ ગૌણ ઇલેકટ્રોન તેમાંથી છૂટા પડી સ્ક્રીન ગ્રિડ તરફ જાય છે. પરિણામે r_p = Δe_b/Δi_b ઋણ બને છે. પ્લેટ-પ્રતિરોધના આવા વિશિષ્ટ ઋણલક્ષણને કારણે ટેટ્રોડનો ડાયનેટ્રોન (dynatron) પ્રકારના દોલક તરીકે ઉપયોગ થાય છે. ઍનોડ-વિભવ, સ્ક્રીન ગ્રિડના વિભવ કરતાં વધારે ધનમૂલ્યોએ હોય ત્યારે ગૌણ ઇલેકટ્રોન ઍનોડમાં જ સમાઈ જતા હોય છે, તેથી હવે ટેટ્રોડ દોલકને બદલે પ્રવર્તક તરીકે કાર્યશીલ રહે છે. અર્થાત્ ટેટ્રોડની પ્રવર્ધન કાર્યવહીનો-વિસ્તાર, ઊંચા ઍનોડ વિભવોએ મર્યાદિત છે અને તેથી તે ઊંચી શક્તિવાળાં ઇલેક્ટ્રૉનિક પ્રવર્ધકોમાં કામ લાગે છે.

પેન્ટોડ (pentode) : વીજાગ્રોની સંખ્યામાં વધારો કરવાથી ઇલેકટ્રોન-નલિકામાં પ્રવર્તતા વીજક્ષેત્રમાં બહુવિધ ફેરફાર કરી શકાય છે. આમ ઇલેકટ્રોનના વહનનું તેમજ ઍનોડ-પ્રદાનધારાનું જરૂરી નિયંત્રણ કરી શકાય છે. ટેટ્રોડમાં ઉદભવતા ગૌણ ઇલેકટ્રોનના ઉત્સર્જનનો પ્રતિકાર કરવા માટે, સ્ક્રીન ગ્રિડ અને ઍનોડની વચ્ચે એક ત્રીજો ગ્રિડ મૂકવામાં આવે છે. આમ કૅથોડ અને ઍનોડની વચ્ચે બીજા 3 ગ્રિડ રાખવાથી, કુલ 5 વીજાગ્રો બનવાથી આવી નલિકાને 5 ઇલેક્ટ્રૉડવાળી અથવા પેન્ટોડ કહે છે. સામાન્યત: ગ્રિડ નં. 3ને કૅથોડ સાથે જોડી દઈને શૂન્ય વિભવે રાખવામાં આવે છે, જેથી ઍનોડના કોઈ પણ ધનવિભવના મૂલ્ય માટે, ઍનોડમાંથી નીકળતી વીજક્ષેત્રની રેખાઓનો ગ્રિડ નં. 3 ઉપર અંત આવે. પરિણામે ઍનોડમાંથી નીકળતા ગૌણ ઇલેકટ્રોન, ગ્રિડ નં. 3 અને ઍનોડ વચ્ચેના વીજક્ષેત્રની દિશાને અનુસરીને ઍનોડ ઉપર પાછા ફરે છે. ગૌણ ઇલેકટ્રોનને સ્ક્રીન ગ્રિડ તરફ જતાં રોકવાના ગુણને કારણે ગ્રિડ નં. 3ને નિરોધક (supressor) ગ્રિડ કહે છે. આ અસર દ્વારા ટેટ્રોડમાંના ઋણ ઍનોડ-પ્રતિરોધનું નિવારણ થાય છે અને ઍનોડનાં બધાં ધન મૂલ્યો વધવા સાથે ઍનોડ-ધારા પણ વધતી રહે છે. પ્રારંભનો ઍનોડ-વિભવ 20 વોલ્ટ જેટલો થતાં સુધીમાં તો ધારા મહત્તમ મૂલ્યે પહોંચી જાય છે અને ત્યારપછીના ધનવિભવોએ તે લગભગ સંતૃપ્ત રહે છે. તે વખતે પેન્ટોડનો r_p આશરે 1 મૅગાઓહમ (મૅગોહમ) (10⁶ ઓહમ) જેટલો અને μ 100 કરતાં પણ વધારે હોય છે, જ્યારે તેની સરખામણીમાં ટ્રાયોડ માટે r_p = 8થી 20 કિલો ઓહમ અને μ = 20થી 70 સુધી હોય છે. પેન્ટોડનો ઉપયોગ, મહદ્અંશે ઊંચી આવૃત્તિઓએ વોલ્ટેજ-પ્રવર્ધક તરીકે થાય છે.

બીમ પાવર ટ્યૂબ (B.P.T.) : આ એક પ્રકારનો ટેટ્રોડ વાલ્વ છે, પરંતુ તેમાં સ્ક્રીન ગ્રિડ અને ઍનોડ વચ્ચેનું અંતર, સામાન્ય અંતર કરતાં કાંઈક વધારે રાખવામાં આવે છે. વિકીર્ણ (scattered) અવસ્થામાં ઇલેકટ્રોનનું વહન ફરી થાય તેને બદલે તે સઘન રીતે ઍનોડ તરફ વહે તેવી ગોઠવણ હોય છે. આને કારણે ઍનોડ અને સ્ક્રીન ગ્રિડ વચ્ચે અમુક સ્થળે વિભવનું મૂલ્ય નીચું હોય છે અને ત્યાં આગળ ઋણ વીજભારથી એક પ્રકારનો આભાસી (virtual) કૅથોડ સર્જાતો હોય છે અને તે પેન્ટોડના સપ્રેસર-ગ્રિડની ગરજ સારે છે. વળી ગ્રિડ નં. 1 તેમજ ગ્રિડ નં. 2ના આંટાની સંખ્યા તેમજ આંટા વચ્ચેનું અંતર સમાન હોય છે અને તે દરેક આંટા સમતલે એટલે કે એક જ સપાટીએ ગોઠવેલા હોય છે. વધુમાં પ્રાથમિક ઇલેકટ્રોનનું બધી દિશાઓમાં વિકીર્ણન (scattering) ન થાય અને ઇલેકટ્રોનની એકસમાન ઘનતાવાળી સુગ્રથિત કિરણાવલી ઉત્પન્ન થાય તે માટે ચકતી આકારનો એક ખાસ વીજાગ્ર (beam confining electrode) રાખવામાં આવે છે. આ પ્રમાણેની રચનાથી કોઈ ગૌણ ઇલેકટ્રોન ઍનોડમાંથી સ્ક્રીન ગ્રિડ તરફ આવતા નથી અને લગભગ બધા જ ઇલેકટ્રોન ઍનોડ પર પાછા ફરે છે. આકૃતિ 3માં આ નલિકાની આંતરિક રચનાનો આડ-છેદ અને ઇલેકટ્રોનનો કિરણપુંજ દર્શાવેલ છે :

પેન્ટોડના e_b-i_b આલેખોમાં જે પ્રારંભનો વળાંક અથવા અમુક ગોળાકારી ભાગ હોય છે તે પણ બીમ પાવર ટ્યૂબમાં દૂર થાય છે અને ઇલેકટ્રોનના જૂથીકરણને કારણે ઍનોડ-ધારા પણ વધારે મળે છે. (જુઓ આકૃતિ 4.)

આ ગુણધર્મને લઈને નીચી તેમજ ઊંચી આવૃત્તિઓ માટે શક્તિ-પ્રવર્ધક તરીકે બીમ પાવર ટ્યૂબનો એક વિશિષ્ટ ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ટ્રાયોડમાં ઊંચી આવૃત્તિઓએ આંતરવીજાગ્રધારિતા C_gpની જે અસ્થિરતાજનક અસર હોય છે તેનાથી બીમ પાવર ટ્યૂબ મુક્ત બને છે.

ચલ-પ્રવર્ધનાંક (variable μ) : નલિકા ચલ µ નો ગુણ દર્શાવે તે માટે નિયંત્રણ-ગ્રિડના આંટા એકસરખા અંતરે વીંટવાને બદલે પ્રત્યેક બે આંટા વચ્ચેનું અંતર (pitch) બદલાતું રહે તે પ્રમાણે વીંટવામાં આવે છે. આમ કરવાથી ગ્રિડ-બાયસને કારણે કૅથોડ અને ગ્રિડ વચ્ચે ઉત્પન્ન થતું વીજક્ષેત્ર બદલાતું રહે છે. આંટા વચ્ચેની પ્રત્યેક ખાલી જગ્યામાંથી પસાર થતા ઇલેક્ટૉનની સંખ્યા સરખી રહેતી નથી. મધ્ય ભાગ આગળ આંટા વચ્ચેની જગ્યા પહોળી હોય છે અને છેડા તરફ જતાં તે સાંકડી બને છે. આને લઈને સામાન્ય પેન્ટોડમાં e_c-i_b આલેખો રેખીય ધારદાર (sharp cut-off) મળે છે, તેને બદલે અસમાન ગ્રિડવાળા પેન્ટોડમાં તે આલેખો અરેખીય દૂરસ્થ કાપ (remote-cut-off) પ્રકારના હોય છે, એટલે કે ઍનોડધારા બંધ કરવા માટે અમુક ઍનોડ વોલ્ટેજે ગ્રિડને વધારે ઋણબાયસ લગાડવો પડે છે. e_c-i_b આલેખનો ઢાળ,  જુદા જુદા ગ્રિડબાયસ માટે જુદો જુદો હોય છે અને μ ચલ બને છે. ચલ μ નલિકાને ‘સુપર કંટ્રોલ ટ્યૂબ’ પણ કહે છે. તેનો ઉપયોગ રેડિયો-રિસીવરમાં ‘સ્વયં-પ્રબળતા નિયંત્રક’ (AVC) તેમજ આવૃત્તિ મૉડ્યુલન (frequency modulation) માટે થાય છે.

બહુ-વીજાગ્રી નિર્વાત અને અન્ય નલિકાઓ પણ હોય છે. તેમાં પેન્ટાગ્રિડ કન્વર્ટર (જુઓ : ‘આવૃત્તિ-પરિવર્તન’), અનુનાદ દર્શક (tuning indicator, magic eye), ટેલિવિઝન કૅમેરા ટ્યૂબ, કૅથોડ રે ટ્યૂબ, સૂક્ષ્મ તરંગો(microwaves)ની આવૃત્તિએ દોલક તેમજ પ્રવર્ધક તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતી ક્લાઇસ્ટ્રૉન, મૅગ્નેટ્રૉન, પ્રગામી તરંગનલિકા (travelling wave tube T.W.T.) વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. એક કરતાં વધુ ઍનોડ અને ઋણ કરતાં વધુ ગ્રિડ હોવાથી આ નલિકાઓને વિશિષ્ટ પ્રકારની નલિકાઓના વર્ગમાં મૂકવામાં આવી છે.

આ ઉપરાંત જેમાં પ્રકાશથી ઇલેકટ્રોનનું ઉત્સર્જન થાય છે તેવી નિર્વાત વાયુભારિત પ્રકાશવીજ નલિકા (photoelectric tube) પણ હોય છે. ગરમ તેમજ શીત કૅથોડવાળા વાયુભારિત ડાયોડ તેમજ ટ્રાયોડ વાલ્વ પણ હોય છે.

પારદ કૅથોડ(પારાના ઝરાનો કૅથોડ)નો ઉપયોગ કરતી ચાપ-વિસર્જન (arc discharge) નલિકાઓ ઊંચા વોલ્ટેજ અને ભારે વીજ-ધારાના ર્દિષ્ટકારો તરીકે કામમાં આવે છે, જેમ કે મકર્યુરી આર્ક રેકટિફાયર, ઇગ્નિટ્રોન, એક્સાઇટ્રોન વગેરે. જુદાં જુદાં ક્ષેત્રોમાંની વિવિધલક્ષી આવશ્યકતાને અનુરૂપ નલિકાઓની સંરચનામાં પણ વિકાસ થતો રહ્યો છે. ટ્રાન્ઝિસ્ટર અને ઇન્ટીગ્રેટેડ સર્કિટની શોધ થતાં ઇલેકટ્રોન ટ્યૂબનું મહત્વ ઘણું મર્યાદિત થઈ ગયું છે.

કાંતિલાલ મોતીલાલ કોટડિયા