વાલ્વ (ઇલેક્ટ્રૉનિક્સ)

January, 2005

વાલ્વ (ઇલેક્ટ્રૉનિક્સ) : કાચ વડે આવરિત (enclosed) કરેલી બે કે વધુ ઇલેક્ટ્રૉડવાળી પ્રયુક્તિ. તેમાં એક ઇલેક્ટ્રૉડ ઇલેક્ટ્રૉન્સનો પ્રાથમિક સ્રોત હોય છે. તેને (વાલ્વને) ઇલેક્ટ્રૉન નળી (ટ્યૂબ) પણ કહે છે. જો કાચની નળીમાં શૂન્યાવકાશ કરેલું હોય તો તેને શૂન્યાવકાશ-નળી (vaccum tube) કહે છે. સામાન્યત: ઉષ્મીય ઉત્સર્જન વડે ઇલેક્ટ્રૉન મેળવાતા હોય છે. આવી નળીને તાપાયનિક (thermionic) વાલ્વ કહે છે. કેટલાક વાલ્વમાં યોગ્ય વાયુ ભરેલો હોય છે જેને થાયરેટ્રૉન (Thyratron) કહે છે.

વાલ્વ કે શૂન્યાવકાશ કરેલી ઇલેક્ટ્રૉડ સહિત કાચની નળી રેડિયો, ટેલિવિઝન સેટ, કમ્પ્યૂટર વગેરેમાં વપરાય છે. વાલ્વ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું નિયંત્રણ કરે છે. આવા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહને ઇલેક્ટ્રૉનિક સંકેત (signal) પણ કહે છે. આવા સંકેત વડે ઇલેક્ટ્રૉનિક એકમ(unit)નું કાર્ય થતું હોય છે. ઇલેક્ટ્રૉનિક નળી કે વાલ્વ સંકેતનું સર્જન કરવામાં, તેમને પ્રબળ બનાવવામાં, સંયોજિત કરવામાં અથવા એકબીજાને છૂટા પાડવામાં સહાય કરે છે.

વાલ્વનો બહારનો દેખાવ નળી જેવા કાચ કે ધાતુના કવચનો હોય છે. તેની અંદર ખાસ અથવા વિશિષ્ટ રચનાવાળા તાર (filament), ધાતુની નાની પ્લેટો હોય છે, જે ઇલેક્ટ્રૉનિક સંકેતનું નિયંત્રણ કરે છે. વાલ્વને શૂન્યાવકાશ કરેલી કાચનળી તરીકે એટલા માટે ઓળખવામાં આવે છે કે અસરકારક રીતે કાર્ય કરે તે માટે તેમાંથી હવા કાઢી લેવામાં આવે છે.

વાલ્વ અથવા વાતશૂન્ય નળીઓ ઇલેક્ટ્રૉનિક્સના વિજ્ઞાન અને ટૅક્નૉલૉજીના વિકાસ માટે આવશ્યક છે. આશરે 1920ના દસકાથી 1950ના દસકામાં તમામ ઇલેક્ટ્રૉનિક સામગ્રીમાં વાલ્વના નામે ઓળખાતી વાતશૂન્ય નળીઓનો ઉપયોગ થતો હતો. ત્યારબાદ લગભગ બધી જ ઇલેક્ટ્રૉનિક સામગ્રી(ઉપકરણો)માં ટ્રાન્ઝિસ્ટરના નામે ઓળખાતી નવી પ્રયુક્તિએ સ્થાન લીધું. હકીકતમાં ટ્રાન્ઝિસ્ટર વાલ્વનું જ કામ કરે છે. પણ ટ્રાન્ઝિસ્ટર વાલ્વ કરતાં ઘણી ઓછી જગ્યા રોકે છે, વધુ વિશ્વસનીય છે અને તેમાં શક્તિ (power) ઓછી વપરાય છે. આ સાથે તે સસ્તાં પણ હોય છે; તેમ છતાં, કેટલાંક ઇલેક્ટ્રૉનિક ઉપકરણોમાં હજુ પણ વાલ્વનો ઉપયોગ થાય છે; જેમ કે, ટેલિવિઝન સેટમાં કૅથોડ-રે-ટ્યૂબના નામે ઓળખાતો ભાગ મોટી વાતશૂન્ય નળી જ છે.

સામાન્યત: વાલ્વ કે વાતશૂન્ય નળીનો બાહ્ય ભાગ કાચ કે ધાતુનું આવરણ ધરાવે છે. તેને ગોળા (bulb) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આવી નળીમાં ઇલેક્ટ્રૉડ (કૅથોડ) ઇલેક્ટ્રૉનનું ઉત્સર્જન કરે છે અને ગ્રીડ પ્રવાહનું નિયંત્રણ કરે છે. વાલ્વના આવરણના પાયામાં પિનો હોય છે. જેમને બાહ્ય પરિપથ (circuit) સાથે વાહક તાર વડે યોગ્ય રીતે જોડવામાં આવે છે અને તે રીતે તે કાર્યરત બને છે.

વાલ્વ કે વાતશૂન્ય નળીની અંદર ખાસ બે પ્રકારના ઇલેક્ટ્રૉડ હોય છે. એકને ઉત્સર્જક (emitter) કે કૅથોડ કહે છે અને બીજાને સંગ્રાહક (collector) કે ઍનૉડ કહે છે. ઉત્સર્જક ઇલેક્ટ્રૉનનું ઉત્સર્જન કરે છે. આવા ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રૉન સંગ્રાહક તરફ વહે છે. ઉત્સર્જક ઉપર યોગ્ય પદાર્થનું આવરણ (coating) કરવામાં આવે છે. જેને ગરમ કરતાં ઇલેક્ટ્રૉનનું ઉત્સર્જન થાય છે. ઉત્સર્જકની તદ્દન નજીક પાતળા તારનો, વિદ્યુત ગોળામાં હોય છે તેવો, ફિલામેન્ટ રાખવામાં આવે છે. બહારથી વિદ્યુતપ્રવાહ આપતાં ફિલામેન્ટ ગરમ થાય છે જે ઉત્સર્જકને ગરમ કરતાં ઇલેક્ટ્રૉનનું ઉત્સર્જન કરે છે.

સામાન્યત: ઉત્સર્જક ઋણ વિદ્યુતભાર અને સંગ્રાહક ધન વિદ્યુતભાર ધરાવે તેવી (બાહ્ય બૅટરી વડે) વ્યવસ્થા કરેલી હોય છે. ઉત્સર્જકનો ઋણ વિદ્યુતભાર તેણે ઉત્સર્જિત કરેલા ઇલેક્ટ્રૉનને દૂર ધકેલવામાં મદદ કરે છે. સજાતીય વિદ્યુતભારો એકબીજાને અપાકર્ષે છે અને વિજાતીય વિદ્યુતભારો એકબીજાને આકર્ષે છે, માટે ઉત્સર્જક વડે દૂર ધકેલાયેલા ઇલેક્ટ્રૉન ધન વિદ્યુતભારિત સંગ્રાહક વડે આકર્ષાય છે. આ રીતે વાલ્વની અંદર ઇલેક્ટ્રૉનનો પ્રવાહ ઉત્સર્જકથી સંગ્રાહક તરફ વહે છે. વાલ્વમાં ગ્રીડના નામે ઓળખાતો ત્રીજો ઇલેક્ટ્રૉડ પણ હોય છે. ગ્રીડ એ ઉત્સર્જક અને સંગ્રાહક વચ્ચે આવેલી પાતળા તારની જાળી (mesh) હોય છે. વાલ્વ કે નળીમાં થઈને વહેતા ઇલેક્ટ્રૉનના પ્રવાહનું ગ્રીડ નિયંત્રણ કરે છે. ગ્રીડ ઉપર પૂરતો કે વધુ પડતો ઋણ વિદ્યુતભાર હોય તો ઇલેક્ટ્રૉન સંગ્રાહક સુધી પહોંચતા નથી. જો ગ્રીડ ઉપરનો આ ઋણ વિદ્યુતભાર ઓછો કરવામાં આવે તો કેટલાક ઇલેક્ટ્રૉન ગ્રીડમાં થઈ પસાર થાય છે અને સંગ્રાહક સુધી પહોંચે છે. ગ્રીડ ઉપર વિદ્યુતભારની પ્રબળતા વાલ્વમાં પ્રવેશતા ઇલેક્ટ્રૉનિક સંકેતની પ્રબળતાને અનુરૂપ હોય છે. વાતશૂન્ય નળી(વાલ્વ)માં ઉત્સર્જક અને સંગ્રાહક વચ્ચે બીજા કેટલાક ભાગ (ઘટકો) હોય છે. તેમાં વિદ્યુતભારિત ધાતુની પ્લેટો પણ હોઈ શકે છે જે નળીમાંના ઇલેક્ટ્રૉનના પ્રવાહને વળાંક આપે છે. નળીની બહાર રાખેલા ચુંબક વડે પણ ઇલેક્ટ્રૉનના પ્રવાહને વળાંક આપી શકાય છે.

વાતશૂન્ય નળીઓનાં કદ અને કાર્ય આધારિત કેટલાય પ્રકાર છે પણ વિદ્યુત ઇજનેરોના મતે પાયાગત પ્રકારોને અનુલક્ષી તમામનું વર્ગીકરણ કરે છે. વાલ્વની અંદર ઇલેક્ટ્રૉડની સંખ્યાને આધારે વર્ગીકૃત કરેલી નળીઓમાં

        (1) ડાયૉડ – બે ઇલેક્ટ્રૉડવાળી નળી

        (2) ટ્રાયૉડ – ત્રણ ઇલેક્ટ્રૉડવાળી નળી

        (3) ટેટ્રૉડ, પૅન્ટૉડ ચાર અને પાંચ વગેરે ઇલેક્ટ્રૉડવાળી નળીનો સમાવેશ થાય છે.

બીજા પ્રકારમાં

        (1) કૅથોડ-રે-ટ્યૂબ

        (2) માઇક્રોવેવ ટ્યૂબ અને

        (3) વાયુ ભરેલી ટ્યૂબનો પણ સમાવેશ થાય છે.

આકૃતિ 1 : ડાયૉડની સાંકેતિક આકૃતિ

આકૃતિ 2 : ડાયૉડનું કાર્ય દર્શાવતો પરિપથ

આકૃતિ 3 : ડાયૉડની Lp →  Vp લાક્ષણિકતા

ડાયૉડ : આધુનિક ડાયૉડમાં પરોક્ષ રીતે ગરમ થતાં ઇલેક્ટ્રૉનનું ઉત્સર્જન કરતો કૅથોડ અને ઇલેક્ટ્રૉનને પોતાની તરફ આકર્ષતો ઍનૉડ (પ્લેટ) હોય છે. બંનેને વાતશૂન્ય કરેલ નળીમાં બંધ કરવામાં આવેલા હોય છે. જુઓ સાંકેતિક આકૃતિ (1). ડાયૉડની કાર્યકારી આકૃતિ (2)માં દર્શાવી છે. ભારે વીજદબાણ (H.T.) વડે પ્લેટને ધન વિદ્યુતભારિત કરતાં ઇલેક્ટ્રૉન પ્લેટમાં થઈને બાહ્ય પરિપથમાં વહન કરે છે. જ્યારે પ્લેટ ધન હોય ત્યારે જ બાહ્ય પરિપથમાં વિદ્યુતપ્રવાહ મળે છે. પ્લેટના વિદ્યુતદબાણ (VP) અને પ્લેટપ્રવાહ (IP)નો સંબંધ આકૃતિ(3)માં દર્શાવેલ આલેખ મુજબ મળે છે :

આકૃતિ 4 : પૂર્ણ-તરંગ દિષ્ટકારક તરીકે ડાયૉડનું કાર્ય

ડાયૉડ દિષ્ટકારક (rectifier) તરીકે કાર્ય કરે છે. પૂર્ણ-તરંગ (full-wave) દિષ્ટકારક તરીકેનું કાર્ય આકૃતિ(4)માં દર્શાવેલું છે. અહીં ડાયૉડમાં એક કૅથોડ અને બે પ્લેટો હોય છે જે વારાફરતી ધન બને છે અને પરિણામે બાહ્ય પરિપથમાં સીધો પ્રવાહ મળે છે. ડાયૉડમાં વીજપ્રવાહ એક જ દિશામાં વહી શકે છે. હવે તો કૅથોડમાં વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરતાં પ્રકાશ ઉત્સર્જિત થતો હોય તેવા ડાયૉડ(Light Emitting Diod – LED)ની રચના વ્યવહારુ બની છે.

આકૃતિ 5 : ટ્રાયૉડની સાંકેતિક આકૃતિ

ટ્રાયૉડ : ટ્રાયૉડમાં (1) કૅથોડ (2) ગ્રીડ અને (3) પ્લેટ એમ ત્રણ ઇલેક્ટ્રૉડ હોય છે. તેમને વાતશૂન્ય કરેલી કાચની નળીમાં બંધ કરવામાં આવેલા હોય છે. જુઓ સાંકેતિક આકૃતિ (5). અહીં વધારાનો ઇલેક્ટ્રૉડ (ગ્રીડ) કૅથોડની નજીક હોઈ પ્લેટપ્રવાહને અસરકારક રીતે નિયંત્રિત કરે છે.

આકૃતિ 6 : (અ) ટ્રાયૉડનો કાર્યકારી પરિપથ (આ) ટ્રાયૉડની ig  Vg લાક્ષણિકતા

ટ્રાયૉડનું કાર્ય આકૃતિ 6(અ) વડે દર્શાવેલું છે. તે મુજબ પ્લેટનું વિદ્યુતદબાણ (vp) અચળ રાખી ગ્રીડના વિદ્યુતદબાણ (vg) અને પ્લેટપ્રવાહ(ip)નો સંબંધ મેળવવામાં આવે છે. સાથે સાથે ગ્રીડના વિદ્યુતદબાણ(vg)ને અચળ રાખી પ્લેટના વિદ્યુતદબાણ (vp) અને પ્લેટપ્રવાહ(ip)નો સંબંધ મેળવવામાં આવે છે.

આકૃતિ 6(આ)માં દર્શાવેલ Vg → ip (Vp અચળ) અને Vp → ip (Vg અચળ) લાક્ષણિકતાઓને આધારે ટ્રાયૉડના ત્રણ પ્રાચલો નીચે પ્રમાણે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે :

(1) પ્રવર્ધનાંક (amplification factor) : પ્લેટ-પ્રવાહ અચળ હોય ત્યારે, પ્લેટના વિદ્યુતદબાણમાં થતા ફેરફાર અને તે માટે ગ્રીડના વિદ્યુતદબાણના ફેરફારના ગુણોત્તરને પ્રવર્ધનાંક કહે છે.

પ્રવર્ધનાંકને એકમ હોતો નથી.

(2) અન્યોન્ય વાહકતા (mutual conductance) : પ્લેટનું વિદ્યુતદબાણ અચળ હોય ત્યારે, પ્લેટ-પ્રવાહના નાના ફેરફાર અને તેને અનુરૂપ ગ્રીડના ફેરફારના ગુણોત્તરને અન્યોન્ય વાહકતા કહે છે. અન્યોન્ય વાહકતા . અન્યોન્ય વાહકતાનો એકમ મ્હો (mho) છે.

(3) પ્લેટ-અવરોધ (Plate resistance) : ગ્રીડનું વિદ્યુતદબાણ અચળ હોય ત્યારે પ્લેટના વિદ્યુતદબાણમાં થતા નાના ફેરફાર અને પ્લેટપ્રવાહમાં થતા ફેરફારના ગુણોત્તરને પ્લેટ-અવરોધ કહે છે.

પ્લેટ-અવરોધ

પ્લેટ-અવરોધનો એકમ ઓહ્મ (ohm) છે.

– જે ત્રણે પ્રાચલોનો સંબંધ આપે છે. ટ્રાયૉડનો ઉપયોગ પ્રવર્ધક (amplifier) અને દોલક (oscillater) તરીકે થાય છે.

આકૃતિ 7 : ટેટ્રૉડની સાંકેતિક આકૃતિ

આકૃતિ 8 : ટેટ્રૉડની i  → Vp લાક્ષણિકતા

ટેટ્રૉડ : તેની રચના ટ્રાયૉડ જેવી હોય છે પણ તેમાં એક વધારાની ગ્રીડ જે આવરક (screen) ગ્રીડ તરીકે ઓળખાય છે તેનો સમાવેશ થાય છે. તેથી તે ચાર ઇલેક્ટ્રૉડવાળી નળી છે. જુઓ આકૃતિ (7). સ્ક્રીન-ગ્રીડ-પ્લેટને સ્થિરવૈદ્યુતકીય (electrostatically) ઢાલ તરીકે કન્ટ્રોલ ગ્રીડથી રક્ષણ આપે છે. ટેટ્રૉડની i → Vp લાક્ષણિકતા આકૃતિ(8)માં દર્શાવી છે. કૅથોડ અને સ્ક્રીન-ગ્રીડ વચ્ચે સ્થિરવૈદ્યુતક્ષેત્ર અસ્તિત્વ ધરાવતું હોય છે. તેથી પ્લેટ-વૉલ્ટેજ Vp શૂન્ય હોવા છતાં ઇલેક્ટ્રૉન સ્ક્રીન-ગ્રીડ તરફ આકર્ષાય છે અને સ્ક્રીન-પ્રવાહ is મળે છે. વધતા જતા પ્લેટ-વૉલ્ટેજ સાથે મળતો is પ્રવાહ ત્રૂટક આલેખ વડે દર્શાવ્યો છે. પ્લેટ-વૉલ્ટેજ વધતાં કેટલાક ઇલેક્ટ્રૉન પ્લેટ સુધી પહોંચતા પ્લેટ-પ્રવાહ ip  મળે છે. વધતા જતા પ્લેટ-વૉલ્ટેજ સાથે પ્લેટ-પ્રવાહ ipનો આલેખ સળંગ વક્ર વડે દર્શાવ્યો છે. અહીં વધતા જતા પ્લેટ-પ્રવાહ ip સાથે સ્ક્રીન-પ્રવાહ is ઘટતો જાય છે. કુલ વિદ્યુતપ્રવાહ ip + is સૌથી ઉપરના આલેખ C વડે દર્શાવ્યો છે.

પૅન્ટૉડ : આ પાંચ ઇલેક્ટ્રૉડવાળો વાલ્વ છે જેમાં કૅથોડ K, પ્લેટ P, કંટ્રોલ-ગ્રીડ G1, સ્ક્રીન-ગ્રીડ G2 અને નિરોધક(સપ્રેસર)-ગ્રીડ G3 હોય છે. જુઓ આકૃતિ (9). સપ્રેસર-ગ્રીડનું સ્થાન સ્ક્રીન-ગ્રીડ (G2) અને પ્લેટ (P) વચ્ચે હોય છે. સામાન્યત: સપ્રેસર-ગ્રીડને કૅથોડ સાથે જોડવામાં આવે છે જેથી તે પ્લેટની સાપેક્ષે ઋણ વિદ્યુતસ્થિતિમાન ધરાવે છે. તે પ્લેટની નજીક હોઈ પ્લેટ વડે ઉત્સર્જિત થતા ગૌણ (secondary) ઇલેક્ટ્રૉનને આકર્ષી તેમને પ્લેટ ઉપર પાછા મોકલે છે. સપ્રેસર-ગ્રીડ ગૌણ ઉત્સર્જનને અટકાવતું નથી પણ તે ગૌણ ઉત્સર્જનને દબાવી દે છે.

આકૃતિ 9 : પૅન્ટૉડની સાંકેતિક આકૃતિ

પૅન્ટૉડની i → Vp લાક્ષણિકતા આકૃતિ(10)માં દર્શાવી છે. આ આલેખ ઉપર ટેટ્રૉડના આલેખમાં મળતા ખાંચા હોતા નથી અને તે લગભગ સુરેખ હોય છે. એટલે કે પૅન્ટૉડમાં પ્લેટપ્રવાહ ip પ્લેટ-વૉલ્ટેજ Vpથી લગભગ સ્વતંત્ર છે. આથી એ. સી. (A.C.) પ્લેટ-અવરોધ અને પ્રવર્ધનાંક વધારે મળે છે. ટ્રાયૉડ અને ટેટ્રૉડ કરતાં પૅન્ટૉડ વડે વધારે આઉટપુટ પાવર અને કાર્યક્ષમતા મળે છે. વધુ ઇલેક્ટ્રૉડવાળી નળીઓમાં કેટલીક વખતે બેથી ત્રણ વધારે ગ્રીડ હોય છે, પણ તેમનો ઉપયોગ ઘણો મર્યાદિત છે.

કૅથોડરેટ્યૂબ (CRT) : ઇલેક્ટ્રૉનિક સામગ્રીમાં ચિત્રો રજૂ કરવા અને બીજી માહિતીઓ આપવા માટે CRTનો વ્યાપક અને સરળતાપૂર્વક ઉપયોગ થાય છે. ટેલિવિઝન-સેટમાં ચિત્ર-નળી (picture tube) એ પોતે જ CRT છે. રડારના સેટ સાથે પણ CRT હોય છે જે કોઈ પણ અવકાશી વસ્તુ, વહાણ કે વિમાનના સ્થાનને તેના પડદા ઉપર સૂક્ષ્મ પ્રકાશના ટપકા દ્વારા નિર્દેશિત કરે છે. ઇલેક્ટ્રૉનિક સામગ્રીમાં CRT જે દોલનદર્શક (oscilloscope) તરીકે ઓળખાય છે, તે તરંગ-સ્વરૂપી ચિત્રોને ઇલેક્ટ્રૉનિક સંકેતો દ્વારા રજૂ કરે છે.

આકૃતિ 10 : પૅન્ટૉડની i →  Vp લાક્ષણિકતા

તમામ CRT પાયાગત રીતે, એકસરખી રીતે કાર્ય કરે છે. આવી CRTના છેડે કેટલાકમાં વર્તુળાકારનો તો બીજામાં લંબચોરસ પડદો હોય છે. આવી નળી પડદાથી બીજે છેડે જતાં ક્રમશ: સાંકડી બનતી જાય છે. આ નળીની ગર્દન પાસે ઇલેક્ટ્રૉન-ઉત્સર્જક અને બીજા ઇલેક્ટ્રૉડ જોડાયેલા હોય છે. આ ભાગને ઇલેક્ટ્રૉન-ગન કહે છે, જેમાંથી ઇલેક્ટ્રૉન છૂટા પડીને પડદા તરફ જાય છે. આ ઇલેક્ટ્રૉન પડદા ઉપર આપાત થતાં પ્રસ્ફુરણ (fluorescence) પેદા કરે તેવા દ્રવ્યનું આવરણ હોય છે. તેના ઉપર ઇલેક્ટ્રૉન કે કોઈ પણ વિદ્યુતભાર અથડાય ત્યારે ઝબકારો મળે છે. ઇલેક્ટ્રૉનનું બીમ (beam) સતત ઝબકારો આપે છે. CRTમાં જ રાખેલી વિદ્યુતભારિત ધાતુની પ્લેટો અથવા CRTની બહાર રાખેલ વિદ્યુતચુંબક વડે બીમનું આવર્તન કરી શકાય છે. આ રીતે બીમ પ્રકાશનાં ટપકાંઓ વડે ચિત્ર રજૂ કરે છે.

માઇક્રોવેવ નળીઓ : અતિ ઉચ્ચ આવૃત્તિ ધરાવતા રેડિયો-તરંગોને તેના વડે પેદા તેમજ નિયંત્રિત કરી શકાય છે. રડાર-સેટ, દૂર-દૂર અંતરના ટેલિફોન અને ટેલિવિઝન અને માઇક્રોવેવ-ઓવનમાં આ પ્રકારના તરંગોનો ઉપયોગ થાય છે. માઇક્રોવેવ પ્રવર્ધક કે દોલક તરીકે કાર્ય કરતો ક્લિસ્ટ્રૉન, માઇક્રોવેવ વિસ્તારમાં રેડિયો-આવૃત્તિ દોલનો પેદા કરતો મૅગ્નેટ્રૉન અને માઇક્રોવેવ નળી જેમાં ઇલેક્ટ્રૉનનું બીમ સતત રેડિયો આવૃત્તિવાળા ચુંબકીય ક્ષેત્ર સાથે આંતરક્રિયા કરીને પ્રવર્ધન અને બીજી કેટલીક નળીઓ માઇક્રોવેવ આવૃત્તિઓ દોલન પેદા કરે તેવી ટ્રાવેલિંગ-વેવ નળી  એમ ત્રણ પ્રકારની માઇક્રોવેવ નળીઓ જોવા મળે છે.

વાયુભરેલી નળીઓ : કેટલીક નળીઓમાં આર્ગન, મર્ક્યુરીવેપર, નિયૉન જેવા વાયુઓ થોડાક પ્રમાણમાં ભરેલા હોય છે. આવા વાયુઓની હાજરી નળીમાં વિદ્યુતપ્રવાહમાં વધારો કરે છે. વાયુના પરમાણુઓ આયનિત (ionised) બનીને ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવતા ધનવિદ્યુતભારિત પરમાણુઓ (positive ions) બને છે. આયનિત પરમાણુઓ વિદ્યુતપ્રવાહમાં વધારો કરે છે. વાયુ ભરીને બનાવેલી આવી ખાસ નળીને થાઇરેટ્રૉન કહે છે.

વાલ્વ(ઇલેક્ટ્રૉનિક ટ્યૂબ)નો વિકાસ : અમેરિકી શોધક થૉમસ આલ્વા ઍડિસને પ્રથમ ઇલેક્ટ્રૉનિક ટ્યૂબની શોધ કરી; પણ તેને તેની શોધનું મહત્વ સમજાયેલું નહિ. 1880ના દસકામાં ઍડિસને ઇલેક્ટ્રિક ગોળામાં એક વધારાનો ઇલેક્ટ્રૉડ દાખલ કર્યો. જ્યારે તેણે ગોળો ચાલુ કર્યો ત્યારે તેને જોવા મળ્યું કે વધારાના ઇલેક્ટ્રૉડને ધનવિદ્યુતભારિત કરતાં વિદ્યુતપ્રવાહ ફિલામેન્ટથી આ નવા વધારાના ઇલેક્ટ્રૉડ તરફ વહે છે. આ ઘટનાને થૉમ્સન અસર (Thomson effect) કહે છે. થૉમ્સને આ શોધનો કોઈ જ ઉપયોગ કરેલો નહિ. હકીકતે તો આ તેની રચના એ જ ડાયૉડ હતી.

બ્રિટિશ વિજ્ઞાની જ્હૉન ઍમ્બ્રોસ ફ્લેમિંગે થૉમ્સન અસરનો પ્રાયોગિક અભ્યાસ કર્યો. તેના આ અભ્યાસથી ડાયૉડનો વિકાસ થયો અને તેના વડે બિનતારી (wireless) રેડિયો સંકેતો જાણી શકાયા. આ પ્રયુક્તિને ફ્લેમિંગે વાલ્વ તરીકે ઓળખાવી અને તે પ્રથમ વ્યાવહારિક રેડિયો નળી હતી.

1906માં અમેરિકન શોધક લી-ડી ફૉરેસ્ટે, ફ્લેમિંગના વાલ્વ જેવી બે ઇલેક્ટ્રૉડવાળી પ્રયુક્તિ શોધી ફૉરેસ્ટે તે નળીનું નામ ઑડિયોન (audion) આપ્યું હતું. આ બે ઇલેક્ટ્રૉડ વચ્ચે એક વાંકોચૂકો તાર દાખલ કરીને તેની પેટન્ટ કરાવી. આ નળી એ પ્રથમ ટ્રાયૉડ હતો. 1914માં ફૉરેસ્ટની ઑડિયોન નળીએ પ્રવર્ધક તરીકે સફળતાપૂર્વક કામગીરી બજાવી.

1912ની શરૂઆતે કેટલાક શોધકોએ ઑડિયોન નળીનો દોલક તરીકે વિકાસ કર્યો. પ્રથમ વિશ્વયુદ્ધ (1914–1918) દરમિયાન જર્મન ભૌતિકવિજ્ઞાની વૉલ્ટર સ્કૉટીએ ચાર ઇલેક્ટ્રૉડવાળી નળીની શોધ કરી. આમાંથી અમેરિકન ઇજનેર આલ્બર્ટ હલે વ્યાવહારિક ટેટ્રૉડનો વિકાસ કર્યો. ડચ ઇજનેર બેન્જામિન ડી. એચ. ટેલેગને 1926માં પૅન્ટૉડની શોધ કરી.

1920ના દસકામાં ઇલેક્ટ્રૉનિક ટેલિવિઝનની શોધ થઈ. જન્મે રશિયન એવા અમેરિકન વિજ્ઞાની ઝોરોકિને આઇકૉનોસ્કોપ (Iconoscope) તરીકે ઓળખાતી ટેલિવિઝન કૅમેરા-ટ્યૂબની શોધ કરી.

1950 પછી ઇલેક્ટ્રૉનિક્સના ક્ષેત્રે નવો વળાંક આવ્યો. અર્ધવાહકોનો અભ્યાસ વિસ્તારપૂર્વક થયો. તેને પરિણામે P-N જંક્શન ડાયૉડ શોધાયો. P-પ્રકારના સ્ફટિકને N-પ્રકારના સ્ફટિક સાથે યોગ્ય જોડાણ કરતાં મળતી સળંગ સ્ફટિક-સંરચનાને P-N જંક્શન ડાયૉડ કહે છે.

ત્યારબાદ તાપાયનિક ટ્રાયૉડને અનુરૂપ એવા ત્રણ ઘટકો – ઉત્સર્જક, સંગ્રાહક અને પાયો – ધરાવતી રચના જે ટ્રાન્ઝિસ્ટર તરીકે ઓળખાય છે તે અર્ધવાહક ઇલેક્ટ્રૉનિક પ્રયુક્તિ (device) અસ્તિત્વમાં આવી. તે ઇલેક્ટ્રૉનિક કળ (switch) તરીકે કાર્ય કરે છે.

1960ના દસકામાં સંકલિત પરિપથ(Integrated Circuits – I.C.)ની શોધ થઈ, જેને સિલિકોન ચીપ પણ કહે છે. આ એવી ઘનાવસ્થા પ્રયુક્તિ (solid state device) છે જેની મારફતે ઇલેક્ટ્રૉનિક સંકેતો શૂન્યાવકાશને બદલે ધન દ્રવ્યમાં થઈને પસાર થાય છે.

વર્તમાન સમયમાં વાલ્વનું સ્થાન ટ્રાન્ઝિસ્ટરો અને સંકલિત પરિપથોએ લીધું છે. પરિણામે ઇલેક્ટ્રૉનિક ઉપકરણોનું લઘુરૂપણ (miniaturization) શક્ય બન્યું. સુવિધાઓ વધી અને તે સસ્તાં પણ થયાં.

શીતલ આનંદ પટેલ