2) 0 <U_A <U_C. При этом часть электронов попадает на анод, образуя I_A, а часть электронов возвращается к сетке, образуя I_C. Таким образом, I_K = I_C +I_A.

Режим прямого перехвата электронов сеткой

При условии UA > UC режим возврата электронов к сетке прекращается. Наступает режим токораспределения, называемый режимом прямого перехвата электронов сеткой. Ток сетки IC образуется только за счет электронов, которые непосредственно попадают на витки сетки.

Коэффициент токораспределения k_TP определяется в основном, соотношением площадей анода А и сетки С. I – режим возврата электронов к сетке, II – режим перехвата электронов сеткой.

Режим возврата электронов к сетке используется в электрометрических лампах_, например, в ионизационном преобразователе давления, для увеличения длины траектории движения электронов.

Статические характеристики триода

В общем случае катодный ток I_K разветвляется на два: анодный I_A и сеточный I_С. Поэтому рассматривают зависимости I_A и I_C от напряжения U_C и U_A:

I_{A =} f (U_C; U_A) ; I_C =  (U_C;U_A).

Обычно рассматривают 4 зависимости, которые называются статическими характеристиками триода:

анодно-сеточная характеристика

I_A = f₁ (U_C) при U_A = const;

анодная характеристика

I_A = f₂ (U_A) при U_C = const;

сеточная характеристика

I_C =  (U_C) при U_A = const;

сеточно-анодная характеристика

I_C = ₂ (U_A) при U_C = const.

Анодно-сеточная характеристика I_A = f₁ (U_C)

UC01, UC02, UC03 – напряжения запирания триода (зависит от UA ). IA1, IA2, IA3 – начальные анодные токи (при UC = 0). В области отрицательных значений UC кривые описываются законом “степени 3/2”. В этом случае IC = 0. При UC >0 триод работает в режиме прямого перехвата электронов: IK = IA + IC

Сеточные характеристики I_C = ₁ (U_C)

В области отрицательных значений UC сеточный ток IC = 0. Если при снятии сеточных характеристик в цепь сетки включить более чувствительный прибор, то можно заметить, что кривые IC = 1 (UC) не всегда начинаются в начале координат.

Начальная область сеточной характеристики

а) Кривая сдвинута влево. Ucco - напряжение запирания в сеточной цепи лампы; Ico - начальный сеточный ток при Uc =0. Этот эффект можно объяснить тем, что наиболее быстрые эмитирующие электроны преодолевают небольшой потенциальный барьер при Uc < 0.

б) Кривая сдвинута вправо: U_С1 - максимальное положительное напряжение сетки, при котором Ic=0. Эффект можно объяснить тем, что в плоскости витков сетки даже при Uc > 0 существует небольшой потенциальный барьер.

в) Появление обратного сеточного тока при Uc < 0. Наблюдается в триодах с плохим вакуумом. Энергия электронов достаточна для того, чтобы ионизировать молекулы газа в колбе триода. Ионы молекул (+) попадают на отрицательную сетку и создают обратный сеточный ток - Ic ( ионный ток).

По величине обратного тока - Ic можно судить об остаточном давлении в баллоне ЭВП (по аналогии с ионизационном преобразователем давления).

Обратный ток сетки - Ic может возникнуть также за счет вторичной электронной эмиссии с поверхности витков сетки. Величина Ic зависит от степени "загрязнения" сетки испарившимся материалом катода и нагрева сетки от катода. Для устранения этих причин улучшают теплоотвод от сетки, применяя массивные элементы крепления. Проволоку витков сетки покрывают золотом, что способствует диффузии "загрязняющих" атомов в глубину слоя покрытия и уменьшению вторичной электронной эмиссии.

Анодные характеристики I_A = f₂ (U_A)

При Uc < 0 кривые выходят из точек UA1, UA2, т.е. для преодоления потенциального барьера сетки необходимо на аноде создать начальный потенциал UA1, UA2.

I - триод работает в режиме возврата электрона к сетке.

II - область работы триода в режиме прямого перехвата электрода сеткой.

Сеточно - анодные характеристики Ic = ₂ (U_A)

I - режим возврата электрода к сетке (при малых значениях UA ). II - режим примого перехвата электрода сеткой (при больших UA).

Статические параметры электронных ламп

Статические параметры электронных ламп - величины, характеризующие основные свойства ламп в статическом режиме.

1.Статические параметры диода

Крутизна характеристики S - показывает, на какую величину изменится анодный ток I_A при изменении анодного напряжения U_A на один вольт .

Для диода S  const и определяется как tg, где  - угол наклона касательной к анодной характеристики I_A=(U_A) в данной точке.

(S = 1…10 мА/В).

Дифференциальное сопротивление R_i - величина, обратная крутизне S: и может рассматриваться как сопротивление протекаемому через диод переменному току (R_i=10 Oм…10 кOм).

Сопротивление ламп при постоянном токе (статическое сопротивление) - анодная характеристика диода , где UA, IA - анодные напряжение и ток в определенной точке А анодной характеристики. R0 = ctg , где  - угол наклона прямой линии, проведенной из заданной точки А в начало координат.

2. Статические параметры триода

Для анодной цепи триода: .

Крутизна анодно - сеточной характенистики .

Крутизна показывает, на какую величину изменится анодный ток триода, если напряжение на сетке изменить на один вольт, сохраняя при этом U_A=const.

В паспорте лампы приводится значение S для номинального режима (U_H, U_C, U_A). Обычно S=1…50 [мА/В].

Дифференциальное (внутреннее) сопротивление лампы является сопротивлением лампы при переменном токе. Обычно R_i = 1…100 кOм.

Сопротивление триода при постоянном токе по аналогии с диодом

Статический коэффициент усиления  оценивает сравнительное воздействие напряжений на аноде и на сетке на анодный ток. .

Статический коэффициент усиления  показывает, на какую величину dU_A надо изменить напряжение на аноде, чтобы сохранить анодный ток I_A= const при условии изменения напряжения на сетке на величину dU_C. Знак (-) показывает, что величины приращений dU_A и dU_C противоположны по знаку. Обычно для триодов =10…100.

Пример 1:

Дано: изменение анодного тока в триоде ∆I_A = 4мА может быть полученно:

а) за счет изменения сеточного напряжения ∆U_C=1,25B

б) за счет изменения анодного напряжения ∆U_A=50B.

Найти: крутизну характеристику S, внутренее сопротивление R_i, статический коэффициент усиления .

Решение:

1.Крутизна анодно-сеточной характеристики:

.

2.Внутренее сопротивление триода: .

3.Статический коэффициент усиления: .

Физические процессы в многоэлектродных лампах

Многоэлектродными называют электронные лампы с общим потоком электронов, имеющие катод, анод и более одной сетки.

Схема включения экранирующей сетки

Четырёхэлектродная лампа, имеющая катод, анод, управляющую и экранирующую сетки, называется тетродом. Экранирующая сетка (обычно проволочная спираль) располагается между управляющей сеткой и анодом и заземляется по переменному току через ёмкость С. На экранирующую сетку обычно подаётся положительное напряжение, равное 60–100% от анодного напряжения.

Распределение потенциала в тетроде

Распределение потенциала при динатронном эффекте

Динатронный эффект – это влияние вторичной электронный эмиссии на анодный ток (IA ) и ток экранирующей сетки (IC2 ). Н.У. UC1<0, UC2>UA. Электроны, преодолевшие потенциальный барьер UC1 управляющей сетки летят к экранирующей сетке С2 и аноду.

При U_A 20В энергии электронов достаточно для вторичной эмиссии с анода. Эти вторичные электроны движутся к экранирующей сетке С₂, вызывая увеличение I_C2 и уменьшение I_A.

Распределение потенциала при работе тетрода в номинальном режиме

Н.У. UC1<0, UC2<UA. Для устранения динатронного эффекта необходимо обеспечить работу тетрода в номинальном режиме (UC2<UA). При этом IA>IC2, т.к. вторичные электроны движутся от экранирующей сетки С2 к аноду А.

Характеристики тетрода

Характеристики тетрода: (---) – расчётные; (––) – реальные

При UA=0 все электроны, преодолевшие потенциальный барьер управляющей сетки (UC1<0) попадают на экранирующую сетку и IK=IC2; IA=0. При небольших UA<UC2 лишь небольшая часть электронов попадает на анод, другая часть возвращается на С2, т.е. тетрод работает в режиме возврата электронов на сетку (участок 1).

При дальнейшем U_A (U_A 20В) начинается вторичная электронная эмиссия на аноде. Поскольку U_A<U_C2, вторичные электроны перемещаются от анода к сетке и происходит падение анодного тока I_A и увеличение тока сетки С₂, т.е. наблюдается динатронный эффект (участок 2).