પૅન્ટોડ

પૅન્ટોડ : પાંચ ઇલેક્ટ્રૉડ (વિદ્યુત-ધ્રુવ) ધરાવતી નિર્વાત કરેલી કાચની નળી (vaccum-tube). તેને વાલ્વ પણ કહે છે. કારણ કે આ પ્રયુક્તિ એક જ દિશામાં કાર્ય કરે છે.

1946માં ગણકયંત્ર ‘એનિયાક’ એટલે કે electronic numerical integrator and calculator – ENIACમાં 19,000 વાલ્વનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. કમ્પ્યૂટરમાં વાલ્વના ઉપયોગથી તેનું કદ ખૂબ વધી જાય છે અને સાથે સાથે પુષ્કળ ઉષ્મા પણ પેદા થાય છે. 1940થી 1950 સુધી વાલ્વ એ કમ્પ્યૂટરનો પાયાનો ઘટક હતો. પૅન્ટોડ અથવા કોઈ પણ વાલ્વનો બાહ્ય આકાર વર્તમાન વિદ્યુતગોળા જેવો હોય છે. પૅન્ટોડ અને અન્ય વાલ્વ કદમાં મોટા, મોંઘા અને અલ્પાયુષી હોય છે. તેમાં પાવર વધુ વપરાય છે. પરિણામે તેમાં વધુ ઉષ્મા પેદા થાય છે.

નિર્વાત કરેલી કાચની નળી અથવા વાલ્વ તરીકે સૌપ્રથમ બે ઇલેક્ટ્રૉડવાળી પ્રયુક્તિ ડાયોડ અસ્તિત્વમાં આવી. ત્યારબાદ ત્રણ અને ચાર ઇલેક્ટ્રૉડવાળી અનુક્રમે ટ્રાયોડ અને ટેટ્રોડ પ્રયુક્તિઓની રચના થઈ.

પ્રથમ તબક્કા(ડાયોડ)ની ઊણપો, બીજા તબક્કે ટ્રાયોડમાં પૂરી કરવામાં આવી. તે રીતે જરૂરિયાત મુજબ ક્રમશ: થતા વિકાસને કારણે ટેટ્રોડ, પૅન્ટોડ અને અન્ય સુધારા-વધારાવાળી રચનાઓ અસ્તિત્વમાં આવતી ગઈ.

આ. 1માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે પૅન્ટોડ આ પ્રમાણે ઘટકો ધરાવે છે. ટંગ્સ્ટન ધાતુનો તાંતણો (filament); જેને અલગ બૅટરી સાથે જોડતાં ગરમ થાય છે. આ ફિલામેન્ટની આસપાસ ટંગ્સ્ટન ધાતુનો નળાકાર કેથૉડ (K) હોય છે, જે ફિલામેન્ટ પાસેથી ઉષ્મા મેળવી પોતે ગરમ થઈને ઇલેક્ટ્રૉનનું ઉત્સર્જન કરે છે. ટંગ્સ્ટનના આવા કેથૉડ ઉપર બેરિયમ અથવા સ્ટ્રૉન્શિયમ ઑક્સાઇડનું પાતળું પડ ચડાવવાથી પ્રમાણમાં નીચા તાપમાને પુષ્કળ ઇલેક્ટ્રૉન ઉત્સર્જિત થાય છે.

કેથૉડની ફરતે નિકલ અથવા મોલિબ્ડેનમ ધાતુની નળાકાર જાળી (grid) હોય છે, જે પોતાના ઋણ વિદ્યુત -દબાણની મદદથી પ્લેટના વિદ્યુતપ્રવાહ ઉપર નિયંત્રણ રાખે છે. આથી તેને નિયંત્રણગ્રિડ (control grid-G) કહે છે. ટ્રાયોડમાં નિયંત્રણગ્રિડના ફરતે આંતર-ઇલેક્ટ્રૉડ વિદ્યુતધારિતા (capacitance) પેદા થાય છે. આવી વિદ્યુતધારિતાને કારણે અનિચ્છિત પુનર્નિવેશ(feed back)ની અસર પેદા થાય છે. તેનાથી રેડિયો આવૃત્તિવાળાં પ્રવર્ધકો(amplifiers)માં અસ્થિરતાઓ ઉદભવે છે. આ ક્ષતિ દૂર કરવા માટે આવરક-ગ્રિડ(screen-grid-G₂)નો ઉપયોગ કરીને ચાર ઇલેક્ટ્રૉડવાળી ટેટ્રોડ રચના તૈયાર કરવામાં આવી છે. આવરક ગ્રિડ નિયંત્રણગ્રિડ ઉપર આવરણ રચે છે. પરિણામે આંતર-ઇલેક્ટ્રૉડ વિદ્યુતધારિતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે. તેને કારણે પુનર્નિવેશ અસર દૂર થાય છે.

ટેટ્રોડની (ip-Vp) – લાક્ષણિકતાના અમુક ભાગ ઉપર પ્લેટનું વિદ્યુતદબાણ V_p વધારતાં પ્લેટના વિદ્યુતપ્રવાહમાં i_pમાં ઘટાડો થાય છે. આ ઘટના ઓહમના નિયમની વિરુદ્ધ છે. લાક્ષણિકતાના આ વિસ્તારમાં વાલ્વ ઋણ પ્લેટ-અવરોધ ધરાવે છે અને તેવા સંજોગોમાં ઊર્જા વપરાતી નથી પણ પેદા થાય છે.

કેથૉડમાંથી ઉત્સર્જિત થતા પૂરતી ઊર્જાવાળા ઇલેક્ટ્રૉન પ્લેટ સાથે અથડાતાં તેમાંથી ઇલેક્ટ્રૉનનું ઉત્સર્જન થાય છે. આ રીતે પ્લેટમાંથી ઉત્સર્જિત થતા ઇલેક્ટ્રૉનને ગૌણ (secondary) ઇલેક્ટ્રૉન કહે છે. ગૌણ ઇલેક્ટ્રૉન આવરક-ગ્રિડ તરફ જાય છે. પરિણામે પ્લેટનો વિદ્યુતપ્રવાહ એ કેથૉડમાંથી ઉત્સર્જિત થતા પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રૉન અને ગૌણ ઇલેક્ટ્રૉનના તફાવત જેટલો હોય છે.

ઋણ અવરોધને કારણે પ્લેટ પ્રવાહમાં અસ્થિરતાઓ અને આંદોલનો પેદા થાય છે. ટેટ્રોડની ઋણ અવરોધની આ ક્ષતિ પૅન્ટોડમાં દૂર કરવામાં આવે છે.

પૅન્ટોડમાં આવરક-ગ્રિડની ફરતે એક વધારાની ગ્રિડ જોડવામાં આવે છે. જેને નિરોધક ગ્રિડ (suppressor grid-G₃) કહે છે. વધારાની આ નિરોધક ગ્રિડ ગૌણ ઇલેક્ટ્રૉન ઉત્સર્જનને લીધે ઉદભવતી વિકૃતિ(ક્ષતિ)ને દૂર કરે છે. ટેટ્રોડના બધા જ ફાયદા જેવા કે આંતર-ઇલેક્ટ્રૉડ વિદ્યુતધારિતાનું ઓછું મૂલ્ય, ઉચ્ચ પ્રવર્ધન-અવયવ (high amplification factor) અને ઉચ્ચ નિર્ગત (output) ઊર્જા પૅન્ટોડમાં પણ ઉપલબ્ધ થાય છે.

નિરોધક-ગ્રિડ (G₃) તારની જાળી છે, જે પ્લેટ (P) અને આવરક-ગ્રિડ(G₂)ની વચ્ચે હોય છે. સામાન્ય રીતે આ નિરોધક-ગ્રિડને કેથૉડ સાથે જોડવામાં આવે છે, જેથી તે કેથૉડ અને આવરક-ગ્રિડ સાપેક્ષે ઋણ વિદ્યુતદબાણે રહે છે. નિરોધક-ગ્રિડ પ્લેટની નજીક હોવાથી તે પ્લેટમાંથી ઉત્સર્જિત થતા ગૌણ ઇલેક્ટ્રૉનને અપાકર્ષે છે. પરિણામે ગૌણ ઇલેક્ટ્રૉન પ્લેટ તરફ પાછા ધકેલાય છે. જોકે નિરોધક-ગ્રિડ પ્લેટના ગૌણ ઇલેક્ટ્રૉન ઉત્સર્જનને અટકાવવામાં નિષ્ફળ જાય છે. પણ પ્લેટના નીચા વિદ્યુતદબાણે ઋણ અવરોધના લક્ષણને લીધે પેદા થતી અસરને તે દબાવી દે છે. તેને પરિણામે પ્લેટનું વિદ્યુતદબાણ વધતાં પ્લેટ-પ્રવાહ એકધારો વધતો જાય છે અને પછી તે અચળ બને છે.

નિયંત્રણગ્રિડના જુદા જુદા વિદ્યુતદબાણે પૅન્ટોડની પ્લેટ-લાક્ષણિકતા (i_p-v_p) આ. 2માં દર્શાવી છે. આવા લાક્ષણિક આલેખ ઉપર ક્યાંયે ખાંચાખૂંચી હોતાં નથી અને સરળતાથી કાર્ય કરી શકાય તેવી ઘણી વધારે સુરેખ અવધિ (linear range) મળે છે. આ હકીકત દર્શાવે છે કે ટેટ્રોડની બાબતે બને છે તેના કરતાં પૅન્ટોડમાં પ્લેટનો વિદ્યુતપ્રવાહ પ્લેટના વિદ્યુતદબાણથી ઘણો વધારે સ્વતંત્ર હોય છે. આને કારણે એ.સી. પ્લેટ અવરોધ અને પ્રવર્ધનગુણાંક પણ ઘણો વધારે હોય છે.

ટ્રાયોડ અને ટેટ્રોડ કરતાં પૅન્ટોડ નિર્ગત ઊર્જા વધારે આપે છે અને કાર્યક્ષમતા પણ પૅન્ટોડ જેવા વાલ્વનું સ્થાન ટ્રાન્ઝિસ્ટરે અને ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું સ્થાન હવે સંકલિત પરિપથે (integrated circuits) લીધું છે. આથી પેન્ટોડ જેવા વાલ્વ હવે કાળગ્રસ્ત થયા છે. માત્ર ટેલિવિઝનમાં નિર્વાત કરેલી કાચની નળીનો ઉપયોગ ચાલુ છે.

આનંદ પ્ર. પટેલ