Главная Электровакуумный прибор с термоэлектронным катодом



в некоторых схемах третья сетка используется как управляющая. При этом она, как и первая сетка, работает в области отрицательных напряжений Ugz. Реже, и только у более мощных пентодов, на третью сетку подается постоянное положительное напряжение, и тогда в ее цепи возникает ток 13.

Ниже рассматривается работа пентода в обычном режиме, когда на первую сетку подано отрицательное напряжение, на вторую сетку и аяод - положительное, а третья сетка соединена с катодом.

Используя изложенный в § 2.2 метод анализа, можно получить картину потенциального поля пентода (рис. 2.156). Как и у триода, поле вблизи сеток искажено, а на достаточном расстоянии от них, где их действие подобно действию сплошных электродов, остается однородным.

На рис. 2. 15в показаны потенциальные диаграммы пентода (сплошной линией по просветам, пунктирной - проволокам сетки) . Так как поля третьей сетки и анода слабо проникают через вторую сетку, то поле между катодом и второй сеткой подобно полю триода при отрицательном напряжении на сетке (диаграмма а, приведенная на рис. 2. Ъг, и «потенциальный рельеф», показанный на рис. 2.7). Оно создается отрицательным зарядом на первой сетке, положительным на второй, и пространственным зарядом электронов. По этой же причине потенциальный минимум у катода зависит практически только от напряжений на первой и второй сетках.

Отрицательный заряд на третьей сетке создает между второй и третьей сетками поле, тормозящее движение электронов к аноду. Это поле при данных напряжениях на второй и третьей сетках определяется величиной анодного напряжения. Так как третья сетка делается редкой, то анод интенсивно влияет «а поле в рассматриваемой области (этим объясняется и значительное отличие потенциалов в просветах третьей сетки и на ее проволоках). Чем больше напряжение на аноде и его положительный заряд, тем слабее тормозящее поле перед третьей сеткой. При положительном напряжении на аноде поле за третьей сеткой всегда ускоряет электроны.

Рассмотрим движение электронов в разрядной системе пентода. Электроны, которые преодолели потенциальный минимум у катода, увлекаются ускоряющим полем ко второй сетке. В ее плоскости часть электронов перехватывается проволоками. Остальные вступают в тормозящее поле перед третьей сеткой.

Анализ движения электронов в этом поле подобен анализу, приведенному выше при изучении движения электронов в триоде в случае, когда сеточное напряжение превосходит анодное (рис. 2.6(3). Так как при полете через искаженные поля у первой и второй сеток электроны отклоняются, то до третьей сетки доходят только те из них, траектории которых отклонены на угол, меньший критического. 82

При данных напряжениях на второй и третьей сетках величина критического угла и количество электронов, достигающих третьей сетки, зависит от анодного напряжения. При увеличении последнего ослабевает тормозящее поле, действующее перед третьей сеткой, и количество электронов, достигающих третьей сетки, возрастает. При достаточно большом анодном напряжении все электроны, вступающие в промежуток между второй и третьей сетками, доходят до плоскости третьей сетки.

Режим работы пентода, в котором лишь часть электронов преодолевает тормозящее поле за второй сеткой, называется режимом возврата. Режим работы, при котором все электроны, прошедшие вторую сетку, достигают третьей сетки, носит название

режима перехвата.

В режиме возврата, наступающем при небольших напряжениях на аноде, электроны, отражевные тормозящим полем, действующим перед третьей сеткой, возвращаются обратно и после многократных колебаний вокруг второй сетки попадают на ее проволоки (ср. с рис. 2.9). Так же, как и в триоде возвращенные электроны усиливают первичный пространственный заряд в околокатодной области и вторичный - в промежутке между второй и третьей сетками, т. е. увеличивают потенциальный минимум у катода и усиливают тормозящее поле за второй сеткой. В" режиме перехвата при больших анодных напряжениях возвращенные электроны, очевидно, отсутствуют.

При положительном напряжении на аноде электроны, достигшие плоскости третьей сетки, в обоих режимах увлекаются ускоряющим полем к аноду (если пренебречь начальными энергиями электронов, то можно считать, что при %з = О электроны на третью сетку не поступают).

Из приведенного следует, что так же, как и в триюде, токи во внешних цепях пентода определяются околокатодным процессом (величина потенциального минимума характеризует ток в цепи катода) и процессом токораспределения (при данном катодном токе токи в цепях анода и второй сетки характеризуются коэффициентом у). Изменение напряжений на электродах приводит к изменению катодного тока и коэффициента у и, следовательно, к изменению токов анода и второй сетки. Рассмотрим эти зависимости.

На рис. 2.16 представлены зависимости токов во внешних цепях пентода от напряжения на управляющей сетке. При большом отрицательном напряжении ui, когда у катода возникает сильное


Рис. 2.16



тормозящее поле, катодный ток отсутствует. Его характеристика начинается при напряжении запирания Ugio, определяемом напряжением на второй сетке (выше отмечено, что поля анода и третьей сетки слабо проникают в околокатодную область). Увеличение напряжения на второй сетке сопровождается уменьшением потенциального минимума у катода, и для запирания катодного тока требуется более отрицательное напряжение на первой сетке. Дальнейшее уменьшение отрицательного напряжения Ugi приводит к увеличению катодного тока.

Так как процессы токораспределения происходят в промежутке, ограниченном первой и третьей сетками, то напряжение на первой сетке слабо влияет на коэффициент у. Опыт показывает, что при увеличении катодного тока коэффициент у несколько уменьшается. Это происходит потому, что при большем катодном токе больше электронов попадает в промежуток между второй и третьей сетками. В результате усиливаются вторичный пространственный заряд и тормозящее поле перед третьей сеткой, следовательно, на анод поступает меньшая часть электронов, покидающих катод.

Токи анода и сетки появляются тогда, когда возникает катодный ток, и увеличиваются одновременно с ним (коэффициент у изменяется мало). Так как коэффициент у пентода в типовом режиме «меет значение, лежащее в пределах от 0,75 до 0,85, то ток ано-

- да превосходит ток

второй сетки в 3-5 раз.

На рис. 2.17 показаны управляющие характеристики пентода при различных напря-



Рис. 2.17

чением возрастает (при Ug2 = 125 в характеристики проходят левее, чем при Ug2 = 75 в). При разных анодных напряжениях характеристики расходятся веерообразно, причем увеличение анодного напряжения сопровождается возрастанием анодного тока и уменьшением тока второй сетки. Этот вопрос рассмотрим подробнее.

На рис. 2.18 представлены зависимости токов и коэффициента у от анодного напряжения. Как видно, анодное напряжение влияет на катодный ток только в режиме возврата. При увеличении анодного напряжения и уменьшении количества возвращенных электронов первичный пространственный заряд ослабевает, потенциальный минимум у катода уменьшается, а катодный ток возрастает. Когда все электроны, поступающие в промежуток между второй и третьей сетками, достигают анода (режим перехвата), катодный ток меняется при изменении анодного напряжения только за счет непосредственного влияния анодного поля на околокатодную область, т. е. практически он остается постоянным.

На процесс токораспределения анодное напряжение сильнее влияет также в режиме возврата. В режиме перехвата, когда отсутствуют электроны, возвращающиеся ко второй сетке, изменение анодного тока при изменении напряжения на аноде может происходить только вследствие изменения количества электронов, перехватываемых второй сеткой (катодный ток остается постоянным).

Так как анодное поле слабо проникает через вторую сетку, то даже при большом увеличении напряжения на аноде коэффициент "Y и анодный ток увеличиваются незначительно. Соответственно незначительно уменьшается ток второй сетки.

Последнее объясняет влияние анодного напряжения на управляющие характеристики пентода (рис. 2.17). Поскольку увеличение напряжения на аноде приводит к возрастанию анодного тока вследствие уменьшения тока второй сетки, то при большем анодном напряжении характеристика тока анода проходит выше, а тока второй сетки - ниже, чем при меньшем напряжении. Слабое изменение токов объясняется малым изменением коэффициента у в режиме перехвата (характеристики на рис. 2.17 относятся к этому режиму, так как они построены для больших значений анодного напряжения).

В режиме возврата анодное напряжение сильно влияет на Y (рис. 2.18). Причиной является наличие в этом режиме электронов, возвращающихся из пространства между второй сеткой и анодом ко второй сетке. Ввиду того, что влияние анодного поля на электроны, летящие между второй сеткой и анодом, значительно сильнее, чем влияние на электроны, подлетающие ко второй сетке, в режиме возврата даже небольшие изменения анодного напряжения, сопровождающиеся значительными изменениями количества возвращенных электронов, приводят к сильным изменениям токов анода и второй сетки, а также коэффициента у. Заметим, что если зависимости, нанесенные на рис. 2.17, построить



для режима возврата, то характеристики, соответствующие различным анодным напряжениям, будут расходиться значительно сильнее.

Приведенные рассуждения объясняют и вид характеристик токов анода и второй сетки. Характеристика анодного тока из-за наличия у электронов начальных энергий начинается при небольшом отрицательном анодном напряжении (при Ыа = О анодный ток уже имеет конечную величину). В режиме возврата анодный ток быстро увеличивается, а ток второй сетки уменьшается. В режиме перехвата оба тока изменяются медленно (рис. 2.18)


Рис. 2.19

На рис. 2.19 представлены выходные характеристики пентода при различных напряжениях на первой сетке (пунктирными линиями показаны зависимости тока второй сетки от напряжения на аноде). При более отрицательном напряжении Ugi, когда катодный ток меньше, характеристики проходят ниже. Заметим, что при более отрицательном напряжении Ug анодное напряжение, при котором пентод из режима возврата переходит в режим перехвата, уменьшается (точки перехода соединены пунктирной линией). Это объясняется тем, что при меньшем катодном токе поле за второй сеткой становится менее тормозящим и меньшим анодным напряжением удается устранить возврат электронов ко второй сетке.

Напряжение на второй сетке влияет на выходные характеристики так же, как напряжение Ugi. При увеличении Ug2, вместе с увеличением катодного тока, растут токи анода и второй сетки, и выходные характеристики проходят выше. При Ug2 = О токи во всех цепях равны нулю, так как отсутствует составляющая поля вблизи катода, ускоряющая электроны. 66

Выходные характеристики пентодов, имеющих мощные «тоды, облад аномалиями (ряс. 2.20). В режиме возврата анодный ток может быть больше при более отательном напряжении «а первой сетке. В режиме перехвата это явление не наблюдается, поэтому начальные участки выходных характеристик пересдаются. Характеристики .пересекаются тогда, когда за счет Деистаия вторичного пространственного заряда потенциала в промежуже между второй сеткой н анодом уменьшается до нуля.

.*5в

eirin

и.д=250в


Рис. 2.20

Рис. 2.21

Для объяснения возможности пересечваия выходных характеристик рассмотрим поле, создаваемое в промежутке между второй сеткой и анодом, предполагая для простоты, что третья сетка отсутствует (эта сетка .несет отрицательный заряд и способствует, возникновению изучаемого явления). Кроме того, будем считать, что в искаженных полях у первой и второй сеток траектории электронов не претерпевают отклонений, т. е. что в промежуток вторая сетка - анод электроны вступают по норм,алям к поверхностям электродов.

На рис. 2.21 представлены потенциальные диаграммы промежутка вторая оежа.- анод при большом положительном напряжении на второй сетке, небольшом положительном - на аноде и различных значениях катодного тока, регулируемого напряжением на управляющей сетке.

При 1к=0 поле пространственного заряда отсутствует, и диагра.ММа является прямой лштией / (диах.рамма в.неш,нвго поля). При появлении катодного тока возникает лоле пространственного заряда, и диаграмма прогибается вверх (2). При достаточно сильном поле пространственного за.ряда минимум потенциала перемещается в промежуток (3). Дальнейшее увеличение катодного тока приводит к смещению точки потенциального минимума от анода ко второй сетке и уменьшению его величины (4).

Для доказательства последнего рассмотрим, что происходит в промежутках, ограннчекНых второй сеткой и пяосжостью О, проходящей через точку потенциального минимума, и этой плоскостью и анодом. «Внешнее» поле первого из них определяется напряжением Ug2o. равным разности потенциалов второй сетки и плоскости О, а также шириной промежутка Tgjo. Во втором промежутке оно характеризуется напряжением Uoa, равным разности потенциалов плоскости О и анода, и шириной промежутка Гоа-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [12] 13 14 15 16 17 18 19 20


0.01