글쓴이 : SOONDORI
AC를 DC로 만들어주는 소자인 것은 같은데… 반도체 정류 소자/회로와 진공관식은, 무엇이 다를까?
○ 캐소드와 애노드와 필라멘트와 플레이트의 의미 해석
반도체 다이오드는 Anode → Cathode로 순방향 ‘전류’가 흐르고, 정류 진공관의 경우 필라멘트/Cathode(*) → Anode와 비슷한 Plate로 ‘전자’가 이동한다. ‘전자 흐름’은 ‘전류 흐름’의 반대이니까, 오로지 <전류 흐름 관점>에서만 보면 두 소자의 작용은 완벽하게 같음.
무슨 소리? 그렇게 각각이 반대인 것은, 아주 먼 옛날에 도통 말귀를 못 알아먹은 사람의 혼동에서 기인된 관성으로 알고 있다. 아날로그 멀티미터 흑색(-) 프로브에 내장 건전지 (-) 단자가 연결되어 있는 것도 그렇고, 너무 뻔하다 싶은 LED 점등 작업의 리드선 판별도 그렇고… 전류와 전자 흐름은 늘 사람을 헷갈리게 만듦.
* 필라멘트 앞에 캐소드 가림막이 있는 것과 없는 것으로 구분.
○ Electro-Harmonix 5U4GB를 가지고 더 생각해 보면,
1) 550V 고압 공급은, 진공관이니까 당연한 것이고… 역전압 내성 1.55KV는 일반 정류 다이오드의 것보다 큰 편이다. (물론, 수십 KV짜리 특수 다이오드도 있음)
2) 반도체 브릿지 다이오드처럼 이것 하나로 전파 정류를 처리할 수 있다.
(출처 : https://www.rfcafe.com/references/radio-craft/power-supply-design-radio-craft-august-1945.htm)
3) 운용 중 1A를, Peak성으로 4.6A를 흘릴 수 있다고 한다. 그런데, 스스로 잡아먹는 드롭 전압이 수십 V나 된다고 하니… 역시, 유연성이 뛰어난 반도체 정류 다이오드 쪽에서 바라보면 말이 안 되는 스펙.
(▲ 정류 진공관 입장이 아닌, 접속 부하(Load) 우선으로 Input 분류. 진공관 출력 필라멘트/캐소드에 접속되는 것은 초크 코일 아니면 평활 커패시터이다)
그럼에도…
4) 반도체 정류 다이오드는, 순 방향에서 역 방향 또는 역 방향에서 순 방향으로, 순간 전류 극성 변화에 종속된 부의 속성이 있지만, 정류용 2극 진공관은 무조건 전자가 이동하거나 아니거나 둘 중의 하나이니까 자체의 노이즈 발생 가능성은 극히 낮음. (이 이슈는 RF Fast Recovery Diode 수요에 관련된 것)
(▲ 대전류, 고전압을 취급하는 파워 다이오드의 링잉 현상 예시. 출처 : Hitachi-Ringing Phenomenon during Recovery of Power Diodes)
4) 정류 진공관의 <동작 전압-출력 전류> 상관관계는 반도체 정류 다이오드의 것과 다르다. 그렇게 순간 전력 소모에 대한 전원부/소자의 반응 곡선이 다르면, 당연히 반도체식 앰프와 진공관식 앰프는 소리가 다를 수밖에 없음. 대부분 후자가 더 듣기 좋다고 하니… 그것으로 끝.
5) 원론적 상상이지만, 아무래도 반도체식에 비해 초고압 취급에 용이할 것이고, 방사능이나 전자파 등에 대한 내성도 강할 것이며… 마하 얼마짜리 빈티지 전투기를 움직일 정도는 되겠다?
6) 필라멘트 가열을 시스템 변수로 사용하는, 사용자의 자의적 조작 여지도 있음. 캐소드 통제를 포함하는 극한 상상으로, “울렁울렁 울렁대는 가슴 안고..♬” 필라멘트에 울릉도 트위스트를 주입하면 앰프가 울렁거릴까? 그러면, 가변형 정류소자/가변형 전원 소자가 된다는…
(내용 추가) 아래는 싸이라트론(Thyratron)이라는, 1940년대의 특수 정류 진공관 예시.수은을 사용하여 청록색의 오묘한 빛이 나온다. 내부 그리드 제어에 의해서, (마치 트라이액(Triac) 동작에 준하는 조건으로) 교류 Peak를 가변할 수 있다고.
(출처 및 글 열람 : https://www.righto.com/2018/09/glowing-mercury-thyratrons-inside-1940s.html#google_vignette)
아무튼 그리하여, 2극 정류관은 “죽을 만큼의 감전이 우려된다”, “반도체 정류 다이오드에 비해서 무조건 비싸다”, 두 가지만 빼면 재미난 실험 대상이라는 생각. (표제부 사진 출처 : https://www.invaluable.com/auction-lot/25-5x4g-rectifier-vacuum-tubes-nos-in-boxes-2297-c-01c4127a37)
[ 관련 글 ]
증폭용 3극 진공관의 속성
멀티 플레이어 다극 진공관의 속성
10년쯤 전에 문서화된 Vacuum/진공 방식의 우수성은…
NASA가 수 나노 미터 간격의 물리적 진공 공간을 만들고 헬륨 가스를 채운 다음, MOSFET 유사 구조로 반도체 절편을 배치하였더니 소자 반응이 매우 빠랐다고 자랑했던, 그래서 테라 헤르츠(Thz)의 취급에 사용하면 좋다고 주장했던 <진공채널 트래지스터>가 된다.
(출처 : INTRODUCING THE VACUUM TRANSISTOR: A DEVICE MADE OF NOTHING, This curious mash-up of vacuum tube and MOSFET could one day replace traditional silicon. 원문 열람 : https://spectrum.ieee.org/introducing-the-vacuum-transistor-a-device-made-of-nothing)
