Главная Электровакуумный прибор с термоэлектронным катодом



описываемые ниже схемы автоматического смещения, не требующие специальных источников.

Так как управляющая сетка не подвергается бомбардировке электронами и в ее цепи могут протекать только небольшие термоэлектронные и ионные токи, то предельным параметром сетки является лишь допустимое (отрицательное) напряжение Ug, эоп, ограничиваемое опасностью междуэлектродного пробоя. Однако в подавляющем большинстве электронных схем на маломощных лампах напряжение на управляющей сетке значительно меньше «g. эоп.

Иначе обстоит дело с сетками, работающими при положительных напряжениях (например, вторая сетка в схеме рис. 1.13),

Цепи этих сеток питаются от источника анодного напряжения. К предельным параметрам их относятся допустимые напряжение Ugdon, ток igdon и мощность Pgdon, рассеиваемая на их поверхности.

• ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Маломощные электронные лампы выполняются в стеклянных и металлических баллонах. На рис. 122 представлены варианты их конструктивного оформления. Лампа а имеет стеклянный баллон. Металлические лампы бив отличаются наличием у первой вершего вывода. У стеклянной лампы г, как и у всех последующих, цоколь отсутствует, а выводы проходят через стекло основания баллона. Баллон заключен в алюмнаиевый корпус, снабженный верхним держателем. Наиболее распространены в настоящее время стеклянные лампы д и е, называемые пальчиковыми (лампа е имеет верхний гибкий вывод). Более подробное устройство этих ламп показано на рис. 1.23 (/-система электродов, 2 -плоская ножка, 5-штырек, 4-слюдяные пластины, 5 -пленка газопоглотителя, &-газопоглотитель). Наконец, лампа ж, миниатюрная стеклянная, снабжена гибкими выводами.


Металлические лампы обладают преимуществами перед стеклянными. Они прочнее, металлический баллон допускает более высокую температуру и, следовательно, эти лампы могут иметь меньшие габариты; металлическому баллону может быть принудительно сообщен потенциал катода, что, как показывает опыт прнвсхдит к более устойчивой работе схемы, и наконец, металлический баллон играет роль экрана как для внешних, так и для внутренних электрических полей. Однако в этих лаетах труднее создать и поддерживать высокий вакуум, кроме того, производство их значительно сложнее. Этим объясняется вытеснение металлических ламп стеклянными.


Рис. 1.23

Представление о конструкциях ножек дают рис. 1.1 и 1.23. Ножка 4, изображенная на первом из них и называемая гребешковой, состоит из стеклянной трубки, которая с одной стороны сплющивается, а с другой- сваривается с баллоном. В сплющенную часть запрессованы проволоки, на которых монтируются траверзы электродов. С другой стороны к ним привариваются вводы.

Ножка пальчиковой лампы 2 (рис. 1.23), используемая и в металлических лампах, называется плоской. Она состоит из стеклянного диска, в который вварены металлические проволоки 3, играющие одновременно роль выводных штырьков.

Преимущества плоской ножки перед гребешковой определяются тем, что она имеет короткие, разнесенные друг от друга выводы. Разнос выводов приводит к уменьшению межщуэлектродяых емкостей и увеличению сопротивления междуэлектродиой изоляции. Последним объясняется уменьшение опасности электрического пробоя между выводами и возможность увеличения допустимых напряжений на электродах. Кроме того, лампа с плоской ножкой xaipax-теризуется меньшими междуэлектроднымн токами утечки. Короткие вышоды позволяют уменьшить длину лампы и увеличить жесткость ее конструкции. Сопротивления выводов ламп с плоской ножкой меньше, чем у ламп с гребешковой ножкой. Миниатюрные лампы не имеют ножки - выводы проходят через сплющенный конец баллона.

Для поглощения газов, выделяющихся нз электродов лампы во время ее работы, используется газопоглотитель--металл, который при нагревании интенсивно поглощает газ. Наиболее распространены бариевые газопоглотители, напыляемые иа внутреннюю поверхность стекла баллона 5 (рис. 1.23).

Бариевые газолоплотитеяи имеют различные состав и конструкции. Таблеточный газопоглотитель предсга1вляет собой таблетку, спрессованную из окиси бария и алюминия. Она размещается на металлической полочке, укрепляемой на ножке лампы 9 (рис. 1.1), нли в куполе баллона. При нагревании восстанавливающийся барий распыляется и осажщается на стекле. Бариево-таиталовый газопоглотитель состоит из танталовой проволоки или ленты, покрытой углекислыми солями бария. Он монтируется на выводах лампы и распыляется прн пропускании тока через проволоку. Бариево-бериллатиын газопоплотнтель, использующийся, в частности, в пальч1иковых лампах, также имеет танталовое основание, на которое наносится бериллат бария. На рис. 1.23 виден держатель 6 этого газопоглотителя.

В заключение рассмотрим влияние на работу лампы внешних условий. Повышение температуры окружающей среды приводит к увеличению температуры баллона лампы и ее деталей. При этом усиливается газовыделение, газопоглотитель насыщается, а вакуум в лампе ухудшается, уменьшается долговечность катода, возрастают термоэлектронные и ионные токи и т. д. Нормальная работа лампы обеспечивается при температуре окружающей среды, не превышающей -1-60° С (допустимая температура баллона лампы обычной конструкции рав.на +150° С). Однако и при температуре, меньшей -60° С, она может быть нарушена. В частности, при переохлаждении уменьшается активность газопоглотителя и нарушается вакуум.

Работа лампы в условиях повышенион влажности уменьшает сопротивление междуэлектродной изоляции, увеличивает опасность электрического пробоя и приводит к увеличению токов утечки по внешней поверхности баллона. При пониженном давлеянн воздуха меЖду выводами электродов могут возникать электрические газовые разряды.



2.1. ДВУХЭЛЕКТРОДНАЯ ЛАМПА

в настоящей главе разбирается работа электронных ламп в статическом режиме. При этом используются следующие выводы, полученные в § 1.1.

1. Электрическое поле в лампе создается зарядами, возникающими на электродах, когда к ним приложены напряжения (внешнее поле), и пространственным зарядом электронного потока (поле пространственного заряда).

2. Электрическое поле у поверхности катода при нормальных режимах работы тормозит выход эмитируемых им электронов. Тормозящее поле характеризуется величиной потенциального минимума (Рте.

3. в промежутках лампы протекают конвекционные токи, определяемые количеством электронов, пролетающих через данное сечение за 1 сек. Токи во внешних цепях наводятся электронами и численно определяются количеством электронов, попадающих на данный электрод за 1 сек.

4. Катодный ток регулируется околокатодным процессом и величина его определяется количеством электронов, способных после выхода из катода преодолеть тормозящее поле (остальные электроны возвращаются на катод).

5. Токи в цепях сеток и анода (при данном катодном токе) регулируются процессом токораспределения и характеризуются коэффициентами токораспределения -у по каждой из сеток.

6. При постоянных напряжениях на электродах электрическое состояние разрядной системы и токи во внешних цепях не зависят от времени.

в результате физического рассмотрения процессов, происходящих в электронных лампах, строятся их характеристики, представляющие собой зависимости токов, протекающих во внешних цепях, от напряжений, приложенных к электродам. 54

При основном анализе изучается идеализированная модель лампы, состоящая из плоско-параллельных электродов неограниченных размеров, и не принимаются во внимание побочные явления, возникающие в реальных лампах. Последние учитываются при необходимости после рассмотрения основных.

На рис. 1.5а представлена модель диода. Она задается междуэлектродным расстоянием га, напряжением на аноде «„, равным разности потенциалов фа анода и фк катода (полагаем фк = 0), и напряжением накала м», определяющим температуру катода.

Коэффициент токораспределения в диоде при отсутствии сеток Y = 1, а анодный ток равен катодному. Если известна величина потенциального минимума фт У катода, то величину его тока можно найти с помощью построения, приведенного на рис. 1.9. Электроны, отрывающиеся от катода, имеют начальную энергию (в вольтах), превышающую величину фт. Величина потенциального минимума фт однозначно определяется напряжениями «а и ы„ (при данной ширине Гка промежутка).

На рис. 2.1 показаны потенциальные диаграммы при разных напряжениях накала и постоянном напряжении на аноде. При холодном катоде, когда электроны не эмитируются, диаграмма {1) "р соответствует диаграмме внешнего поля (рис. 1.56). При увеличении напряжения накала появляется поле пространственного заряда, и диаграмма прогибается вверх [2). При малом количестве эмитируемых электронов тормозящее поле у катода не возникает, и точка минимального потенциала находится на его поверхности. Дальнейшее увеличение напряжения накала приводит к смещению точки минимального потенциала в промежуток и возникновению тормозящего поля (5). Чем больше напряжение накала, тем больше потенциальный минимум и тем дальше он расположен от катода (4, 5).

Влияние анодного напряжения на электрическое поле диода при постоянном напряжении накала показано на рис. 2.2. При больших положительных напряжениях на аноде (диаграммы /, 2 и 3) внешнее поле у поверхности катода преобладает над полем пространственного заряда, и хотя диаграммы выгибаются вверх,

Рис. 2.1

Работа электронных ламп при постоянных напряжениях на электродах



тормозящее поле отсутствует. Оно появляется при уменьщении анодного напряжения; потенциальный минимум при этом постепенно увеличивается и отодвигается от катода (4, 5, 6). При нулевом напряжении на аноде существует только поле пространственного заряда (7), и потенциал в любой точке промежутка будет иметь


Насы-

Рис. 2.2

отрицательный знак. При отрицательных напряжениях на аноде диаграмма постепенно спрямляется, потенциальный минимум приближается к аноду (5) и, наконец, попадает на его поверхность (5). Дальнейшее увеличение отрицательного напряжения на аноде не вызывает качественных изменений потенциальной диаграммы {10).

Потенциальные диаграммы, изображенные на рис. 2.1 и 2.2, позволяют представить вид характеристик диода. Зависимости анодного тока от анодного напряжения при различных напряжениях накала называются анодными характеристиками, а зависимости анодного тока от напряжения накала при различных анодных напряжениях - эмиссионными характеристиками.

Анодные характеристики диода показаны на рис. 2.3. При больших отрицательных анодных напряжениях (диаграмма 10 на рис. 2.2), когда потенциальный минимум имеет большую величину и располагается на аноде, практически все эмитируемые электроны возвращаются на катод и аиодиого тока нет. При уменьшении от-56

рицательного напряжения потенциальный минимум, расположенный все еще на аноде, снижается и часть электронов достигает анода (диаграмма 9). Дальнейшее уменьшение отрицательного и увеличение положительного напряжения сопровождается перемещением точки минимального потенциала к катоду и снижением потенциального минимума (диаграммы 8, 7, 6, 5 и 4). При этом, очевидно, возрастают катодный и анодный токи. В случае, когда тормозящее поле отсутствует и потенциальный минимум находится на катоде (диаграммы 3, 2 и 1), катодный и анодный токи становятся равными эмиссионному. Теоретически анодный ток в этой области не увеличивается, но практически, как было выяснено, за счет саморазогрева катода и увеличения его эмиссионного тока он все же несколько возрастает.


Рис. 2.3

Рис. 2.4

На рис. 2.4 представлены эмиссионные характеристики диода. При малых напряжениях накала, несмотря на отсутствие тормозящего поля (диаграмма / на рис. 2.1), анодный ток равен нулю, так как при низкой температуре катода электроны еще не эмитируются (рис. 1.7). При увеличении напряжения накала появляется и возрастает эмиссионный ток, а так как при малом количестве эмитированных электронов тормозящее поле у катода отсутствует (диаграмма 2), то увеличивается и анодный ток, равный в этом случае эмиссионному. Дальнейшее увеличение напряжения накала приводит к возникновению у катода тормозящего поля (диаграммы <?, и 5), и хотя эмиссионный ток сильно увеличивается (рис. 1.7), анодный ток становится меньше эмиссионного и возрастает медленнее его. Возрастание происходит, несмотря на увеличение потенциального минимума. Это объясняется тем, что при



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


0.0113