Главная Электровакуумный прибор с термоэлектронным катодом



ны к отрицательному зажиму источника питания, то относительно нити сетка имеет отрицательный потенциал. В противном случае на аноде и сетках появляются положительные напряжения. Заметим, что при питании цепи накала переменным током на электродах появляются переменные напряжения.

В цепь накала подогревного катода (рис. 1.166) регулирующее сопротивление и контрольный прибор не включают. Заданная величина напряжения на подогревателе обеспечивается контролем за первичным напряжением. Гильза катода и один из концов подогревателя соединяются с общей точкой схемы.


Рис. 1.17

В многоламповых схемах все подогреватели питаются от одного трансформатора. На рис. 1.17 показана схема параллельного включения подогревателей. Последовательное включение исполь-

зуется в аппаратуре, не имеющей трансформаторов. Цепь накала при этом через ограничительное сопротивление подключается непосредственно к питающей сети (при неравенстве токов накала отдельных подогревателей допускается параллельно подогревателям, рассчитанным на меньший ток, подключать сопротивления), г;. Заметим, что при применении ламп с прямонакальными катодами также возможно групповое питание их нитей. Ограничения накладываются только на последовательное включение. Из-за разброса величин сопротивлений отдельных нитей (во избежание перегрузки одних нитей за счет других) последовательно можно включать не более двух катодов.

Режим работы катода можно задавать либо напряжением накала Un, либо током накала г„, так как каждый из этих параметров однозначно определяет другой, а следовательно, однозначно определяет мощность накала Рп и температуру катода. На рис. 1.18 приведена накальная характеристика катода, представ-46

Рис. 1.18

ляющая собой зависимость тока накала i„ от напряжения Мм. Нелинейность этой характеристики объясняется увеличением сопротивления нити (подогревателя) при увеличении ее температуры (ток накала увеличивается медленнее, чем напряжение). Маломощные лампы имеют стандартную шкалу напряжений накала - 1,2; 2,5; 5,0; 6,3; 12,6 и 30 в (токи накала не стандартизированы; их значения лежат в пределах от 10 жа до 1 а).

Допустимые режимы работы цепей электронной лампы ограничиваются предельными значениями напряжений, токов и мощностей, которые в дальнейшем будем называть предельными параметрами данной цепи.

Предельными параметрами цепи накала являются:

- минимальное ипминдоп и максимальное Мнламэоп значения допустимого напряжения накала. Выше было показано, что отклонение температуры катода от рабочей уменьшает его эмиссионную способность и долговечность. Практически допустимое отклонение напряжения накала от номинального не превосходит ±10%-Иногда указывают и допустимые отклонения тока накала. При катодном токе, значительно меньшем допустимого, разрешается уменьшение напряжения накала ниже значения ы„ мип доп. При этом возрастает экономичность катода и несколько увеличивается долговечность;

- допустимая величина катодного тока indon- Как выяснено, она ограничивается опасностью возникновения саморазогрева и искрения катода. Кроме значения тока in eon, который может проходить через лампу неограниченное время, указывают также допустимый ток 1кмаксдоп кратковременной перегрузки катода (его относят к определенным условиям работы лампы);

- допустимая величина напряжения ип воп между гильзой и подогревателем подогревного катода. Превышение этого напряжения сопровождается пробоем изоляции между ними. У большинства маломощных ламп Ыкп аоп =

120 в. Качество изоляции гильзы от подогревателя оценивают величиной тока, протекающего между ними при напряжении Ык„, равном Uxn эоп, и номинальном напряжении накала. Этот ток не должен превышать 20 мка.

Так как сопротивление нити (подогревателя) в холодном состоянии небольшое, то включение цепи накала сопровождается появлением большого пускового накального тока. В мощных лампах это часто приводит к разрушению катода. В маломощных лампах разрушения катода можно не опасаться, но все же значительная перегрузка нагревательного элемента сокращает срок службы лампы. Поэтому в ряде случаев пусковой ток стремятся ограничить, включая в цепь накала ограничительное сопротивление (рис. 1.16а) или сопротивление, обладающее отрицательным температурным коэффициентом (например, термосопротивление, рассматриваемое в гл. 11). При подаче напряжения, когда термосопротивление еще не нагрето и его сопротивление имеет большую величину, сопротивление нагревательного элемента катода мало.



По мере разогрева сопротивление термосопротивления уменьшается, а сопротивление нагревательного элемента увеличивается, и ток в цепи поддерживается примерно постоянным:

В специальной аппаратуре часто бывает необходимо поддерживать постоянной температуру катода при возможных колебаниях напряжения источника, питающего цепь накала. Для этой цели используется электровакуумный стабилизатор тока, называемый бареттером.

Бареттер - это проводниковый электровакуумный прибор, содержащий металлическую нить в атмосфере разреженного водорода. При увеличении напряжения, приложенного к бареттеру, увеличивается ток, протекающий через нить, а следовательно, температура нити и ее сопротивление. Подбором размеров нити и давления водорода (последнее определяет теплоотдачу нити) добиваются, чтобы в определенном интервале напряжений ток через бареттер оставался примерно постоянным.

На рис. 1.19 показана зависимость тока, протекающего через бареттер 0,85 Б 5,5-12, от приложенного к нему напряжения. В интервале от 5,5 до 12 в (интервал бареттирования) ток изменяется на 40 ма (при номинальном токе 0,85 а). Изменение тока в интервале бареттирования на I в изменения приложенного напряжения называется динамической проводимостью бареттера (у рассматриваемого прибора она в среднем равна 6 ма/в).

Для стабилизации тока накала бареттер включают последовательно с нагревающим элементом катода. При изменении питающего напряжения ток в цепи остается практически постоянным, а напряжение на бареттере изменяется на такую же величину, что и приложенное напряжение.


Рис. 1.19

• АНОДЫ

Аноды электронных ламп подвергаются электронной бомбардировке и разогреваются теплом, излучаемым с остальных электродов, и имеют высокую рабочую температуру. Перегрев анода может привести к тепловой деформации (короблению) системы электродов, выделению газов, растворенных в теле анода, а следовательно, нарушению вакуума в баллоне, перегреву сеток, сопровождающемуся увеличением эмиссии электронов из их поверхностей, и существенному увеличению температуры катода. Последнее играет особую роль, если лампа имеет оксидный катод. 48

В маломощных электронных лампах температура анода не должна превосходить 850-900°К.

Материалами анодов служат тугоплавкие металлы, обладающие высокой теплоизлучающей способностью. В маломощных лампах используют в основном сталь, никель и молибден. Для уменьшения температуры увеличивают теплорассеивающую поверхность анода, снабжая его ребрами или обрабатывая его поверхность пескоструйным аппаратом (при этом она становится шероховатой). Существенного уменьшения температуры можно добиться также, увеличивая коэффициент лучеиспускания поверхности анода, для чего последний чернится, покрывается угольным порошком. При -производстве лампы особое внимание уделяется удалению из анода растворенных в нем газов и чистоте его поверхности (при ее загрязнении или окислении возрастает коэффициент вторичной эмиссии).

Конструкция анода показана на рис. 1.1. Анод монтируется на металлических проволочных траверзах, укрепляемых в слюдяных пластинах и на ножке лампы. Одна из траверз соединяется с вводом.

В цепь анода лампы включается источник постоянного напряжения (выпрямитель, умформер, аккумулятор и т. д.) и нагрузка (рис. 1.13).

Предельные рабочие режимы анодной цепи ограничиваются допустимыми значениями мощности Ра аоп, рассеиваемой на аноде, анодного напряжения Ua аоп и анодного тока ia аоп.

Выше было показано, что анод должен работать при температуре, не превышающей определенной величины. В технических условиях указывается максимально допустимое значение мощности Ра аоп, которую может рассеивать на аноде электронный потэк. Оно учитывает дополнительный разогрев анода теплом, излучаемым катодом и сетками. Так как мощность, рассеиваемая на аноде электронным потоком, равна Uaia, то величина Ра аоп определяет максимально допустимое значение этого произведения и дает возможность установить величину допустимого анодного тока

I РМоп (1.51)

«а

при данном анодном напряжении Иа, или величину допустимого напряжения на аноде

(1.52)

при данном анодном токе ia-

Ограничения рабочего режима, характеризуемые последними выражениями, становятся более наглядными, если построить зависимость ia от Ua, определяемую уравнением



Такое построение произведено на рис. 1.20. Полученная линия является гиперболой и называется линией допустимой мощности или сокращенно «линией Ра доп». Каждая точка на ней определяет величину допустимого тока при напряжении, соответствующем абсциссе этой точки, или допустимую величину напряжения при токе, соответствующем ее ординате. Отсюда следует, что «линия Ра доп» ограничивает область дозволенных режимов работы, лежащую ниже этой линии, от области недозволенных режимов, рас-цоложенной выше ее (в любой точке, лежащей выше «линии

Ра Эоп-», произведение Uja больше Ра доп).

Область боадолен-ных режимов


Рис. 1.20

Конечная величина теплоемкости тела анода допускает кратковременную работу и в области недозволенных режимов, так как при перегрузке анода его температура не может мгновенно превысить допустимое значение. Однако средняя мощность, рассеиваемая на аноде, никогда не должна быть больше Р„, доп.

При малых анодных напряжениях анодный ток, определяемый выражением (1.51), может превысить значение допустимого катодного тока. Поэтому в области малых анодных напряжений область дозволенных режимов ограничивается не «линией Ра доп», а «линией ia воп». Допустимый знодный ТОК la доп рзвен допустимому катодному току доп, а при наличии токов сеток меньше его. Не следует забывать, что 4 до% может быть практически реализован лишь при напряжениях, меньших напряжения, соответствующего точке пересечения «линий Ра доп и ia доп». В соответствии с тем, что катод допускает кратковременную перегрузку по току, смысл имеет и параметр ia макс доп, характеризующий допустимую кратковременную перегрузку.

При малых анодных токах анодное напряжение, определяемое вырзжением (1.52), может быть настолько большим, что произойдет электрический пробой изоляции между вводами электродов. Поэтому справа область дозволенных режимов ограничивается «линией Ua доп»- Допустимое анодное напряжение определяется 50

из условия отсутствия пробоя междуэлектродной изоляции. Здесь также необходимо помнить, что напряжение на аноде может быть равно допустимому только тогда, когда ток, протекающий через лампу, меньше тока, определяемого точкой пересечения «линий

Ра доп и Ua доп».

Для диодов указывают также допустимое отрицательное анодное напряжение, называемое обратным (диоды обычно работают при переменном напряжении на аноде). Так же, как и допустимое положительное (прямое), это напряжение ограничивается опасностью пробоя междуэлектродной изоляции, но в отличие от него не связано с величиной мощности, рассеиваемой на аноде (при отрицательном напряжении анод не подвергается электронной бомбардировке).

• СЕТКИ


Сетки электронных ламп выполняются из никелевых, молибденовых и вольфрамовых проволок, навиваемых на траверзы (рис. 1.21fl). Траверзы укрепляются в слюдяных пластинах и монтируются на ножке лампы. Одна из траверз присоединяется к вводу сетки.

Температура сетки ограничивается возможностью возникновения термоэлектронной эмиссии с ее поверхности и не превышает 550-600°К (эмиссии электронов способствует пленка бария, напыленная с оксидного катода). Для уменьшения температуры сетки проволоки чернят, на траверзах устанзвливают теплорас-сеивающие пластины (10 на рис. 1.1), увеличивают диаметр траверз и делают вырезы в анодах. Термоэмиссию уменьшают также, покрывая проволоки, из которых навиваются сетки, пленками металлов, обладающих высокой работой выхо- рис. 1.21 дз (например, золотом, платиной и т. д.).

Проблемой является обеспечение достаточной жесткости конструкции сеток. Это особенно относится к управляющей сетке. В современных лампах зазор между катодом и первой сеткой исчисляется несколькими сотнями или даже десятками микрон, и реальной становится опасность замыкания сетки на катод. В связи с этим были разработаны рамочные сетки (рис. 1.216), жесткость которых увеличивается за счет применения дополнительных рамок.

В цепь управляющей сетки, кроме управляющего напряжения, обычно подается постоянное отрицательное напряжение, называемое напряжением смещения (рис. 1.13). Источником этого напряжения может служить, например, батарея. Чаще используются



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


0.0127