Реферат: Електричний струм у вакуумі
Рис. 8
Крива, що показує залежність сили струму в діоді від анодної напруги, називається вольтамперной характеристикою діода. У міру збільшення анодної напруги все більше число що вилітають з катода електронів захоплюється електричним полем і сила анодного струму різко зростає до тих пір, поки напруга не досягне такого значення Uн, при якому що всі вилітають з катода за одиницю часу електрони переміщатимуться полем до анода. Сила анодного струму досягає максимального значення Iн, яке називають силою струму насичення діода, і подальше збільшення анодної напруги не веде до збільшення сили анодного струму. Анодна напруга Uн отримала назву напруги насичення.
При напрузі Uа = 0 сила струму Iо дуже мала, значно менше сили струму насичення, тому вважають, що вольтамперна характеристика проходить через початок координат, тобто нехтують силою струму Iо: тоді при Ua = 0 і I0 = 0.
Зверніть увагу, що вольтамперна характеристика діода нелінійна, як це має місце у разі металевих провідників. Опір діода, знайдений як приватне від розподілу анодної напруги на силу струму, при різних анодних напругах буде різним і не може служити параметром діода. Таким чином, електронна лампа є прикладом провідника, для якого не виконується закон Ома.
Оскільки розжарюваний діод лампи випускає електрони, а не позитивні іони, діод проводить струм тільки у разі повідомлення аноду лампи позитивного щодо катода потенціалу. Якщо ж аноду повідомити негативний потенціал, то термоелектрони відштовхуватимуться від негативно зарядженого анода і притягуватимуться до позитивно зарядженого катода і струм через лампу не йде - лампа закривається. Це означає, що лампа володіє односторонньою провідністю. Одностороння провідність діода широко використовується в техніці для випрямляння змінного струму.
1.2 Вакуумний тріод
Для поліпшення дії електронної лампи в неї вводять додаткові сітки. Лампу з двома сітками називають тетродом (тобто чотириелектродної), з трьома - пентодом (п'ятиелектродної). Поява електронних ламп різноманітних пристроїв, заснованих на їх застосуванні, зіграли величезну роль в розвитку радіо. Тріод також застосовують, як генератор електричних коливань.
Потоком електронів, що рухаються в електронній лампі від катода до анода можна управляти за допомогою електричних і магнітних полів. Найпростішим електровакуумним приладом, в якому здійснюється управління потоком електронів за допомогою електричного поля, є тріод. Балон, анод і катод вакуумного тріода мають таку ж конструкцію, як і у діода, проте на шляху електронів від катода до анода в тріоді розташовується третій електрод, званий сіткою. Звичайно сітка - це спіраль з декількох витків тонкого дроту навкруги катода.
Рис. 9 Рис. 10
Якщо на сітку подається позитивний потенціал щодо катода (рис.9), то значна частина електронів пролітає від катода до анода, і в ланцюзі анода існує електричний струм. При подачі на сітку негативного потенціалу щодо катода електричне поле між сіткою і катодом перешкоджає руху електронів від катода до анода (рис.10), анодний струм убуває. Таким чином, змінюючи напругу між сіткою і катодом, можна регулювати силу струму в ланцюзі анода, що і послужило причиною назви сітки управляючої.
Мал. 11. Схема включення тріода
Умовне графічне позначення тріода показано на рис.11. Промисловість випускає широкий асортимент самих різних тріодів, а також подвійних тріодів із загальним і роздільними катодами, які застосовувалися в різній радіоапаратурі, ще знаходячись в експлуатації.
До параметрів тріода відносяться: внутрішній опір - відношення приросту анодної напруги до приросту анодного струму, коефіцієнт посилення - відношення приросту анодної напруги до приросту напруги на сітці, крутизна характеристики анодного струму - відношення приросту анодного струму до приросту напруги на сітці:
Внутрішній опір Ri вимірюється в кОм, крутизна характеристики S - в А/В, коефіцієнт посилення м - величина безрозмірна.
До граничних експлуатаційних параметрів тріодів відноситься ті ж параметри, що і до діодів: мінімальна і максимальна напруги напруження, найбільша допустимо зворотна напруга анода, найбільша напруга між катодом і підігрівачем, найбільший середній анодний струм, гранична потужність, розсіювана анодна, а також додаткові параметри (найбільша негативна напруга на сітці і найбільший опір в ланцюзі сітки). Необхідність обмеження опору в ланцюзі сітки зв'язана з тим, що сітка звичайно розташовується дуже близько до катода і може їм нагріватися. При цьому можливо поява термоелектронної емісії з сітки, яка приводить до зворотного сіткового струму. Хоча ця емісія і зворотний струм дуже мала, але при більшому опорі в ланцюзі сітки струм створює на ньому відчутне падіння напруги, яка може порушити нормальний режим лампи.
При використовуванні тріодів в схемах, що працюють на високій частоті, доводиться враховувати і власні міжелектродні місткості лампи: вхідну місткість між анодом і катодом, а також прохідну місткість між анодом і сіткою. Якщо вхідна і вихідна місткості виявляються підключеними паралельно навантаженням попереднього і даного каскадів, що не дуже жахливо, то прохідна місткість може приводити до дуже неприємних наслідків. В підсилювальних схемах слабий сигнал звичайно подається на сітку лампи, а на аноді утворює посилений сигнал. Прохідна місткість створює шлях цьому сигналу з анода назад на сітку, що може привести до самозбудження каскаду. Це особливо небезпечно на високій частоті, коли порівняно невелика місткість володіє невеликим опором місткості.
1.3 Тетрод - чотириелектродна лампа
Для зменшення прохідної місткості були створені чотириелектродні лампи - тетроди (рис.12). У такої лампи між управляючою сіткою і анодом розташовується екранна сітка, яка заземляється по змінному струму конденсатором великої місткості. Завдяки цьому прохідна місткість зменшується в сотні і тисячі раз. По постійному струму на екранну сітку подається позитивна напруга, приблизно таке ж що і на анод. Так ця сітка збільшує притягуюче поле, яким електрони з електронної хмари винуждаются летіти до анода, і частина що летять до анода електронів потрапляє на неї. Утворюється струм екранної сітки, що становить приблизно 10... 20% від анодного струму, з чим доводиться миритися.
Мал.12. Чотириелектродна лампа - тетрод.
Основний недолік тетрода - динатронний ефект - полягає в наступному. Електрони на шляху від катода до анода розгоняться до великої швидкості. При напрузі на аноді 100 Вати ця швидкість досягає 6 000 км/с - в 10 000 разів більше швидкості кулі при вильоті з дула гвинтівки. Ударяючись об поверхню анода, електрони вибивають з нього інші, вторинні електрони. Таке явище називається вторинною електронною емісією. Якщо напруга на екранній сітці більше сітки на аноді, вторинні електрони з анода прямують на екранну сітку. В результаті анодний струм зменшується, а на анодній характеристиці тетрода з'являється провал.
Для боротьби з динатронним ефектом в конструкцію тетродов вводять спеціальні промінеутворюючі пластини, які концентрують електронний потік на невеликій частині поверхні анода, де створюється просторовий заряд, перешкоджаючий зворотному потоку вторинних електронів на екранну сітку. Такі тетроди називаються променевими. Інший спосіб боротьби з динатронним ефектом полягає в установці ще однієї сітки між екранною сіткою і анодом. Вона носить назву захисної або антидинотродної сітки і з'єднується з катодом всередині або зовні лампи, для чого є готельний висновок. Такі п'ятиелектродні лампи називаються пентодами. Антидинатронна сітка виконується рідкісній, на потік швидких первинних електронів впливу не надає, повільні ж вторинні електрони відштовхуються нею назад на анод.
До багатоелектродних ламп відносяться лампи, що мають більше трьох сіток, наприклад, гептоди, у які п'ять сіток. Гептоди призначені для перетворення частоти сигналу і містять дві роздільні управляючі сітки. Черговість розташування сіток при рахунку від катода наступна: перша сітка є першою управляючою, друга сітка - екранна, далі слідує друга управляюча сітка, за нею ще одна екранна і, нарешті, антидинатронна сітка.
Екранні сітки звичайно сполучені усередині ламп між собою і мають загальний висновок. Вольт - амперні характеристики гептодів такі ж, як у пентодів, а наявність екранної сітки між керівниками знижує паразитну місткість між ними. Іноді використовується застаріла назва гептода - пентагрид, що в перекладі позначає - п'ять сіток.
2. Електронно-променева трубка
Електрони, що випускаються нагрітим катодом, можна за допомогою електричних полів розгонити до високих швидкостей. Пучки електронів, що рухаються з великими швидкостями, можна використовувати для отримання рентгенівського проміння, плавки і різання металів. Здатність електронних пучків випробовувати відхилення під дією електричних і магнітних полів і викликати свічення кристалів використовуватися в електронно-променевих трубках.
Електронно-променева трубка - прилад з одним або декількома керованими електронними пучками. Якщо електронний пучок потрапляє на тіла, то вони нагріваються, що використовується для електронного плавлення і зварки матеріалів у вакуумі і забезпечує їх надвисоку чистоту.
Деякі речовини під дією електронних пучків світяться, що використовується в телебаченні, радіолокації, осцилографах і т.п.
