При начальных условиях U_C1<0, U_C2>0 рассмотрим характеристики I_A=f₁(U_A); I_C2=f₂(U_A).

При дальнейшем U_A анодный ток начинает расти, а ток сетки С₂– уменьшается (участок 3). При дальнейшем росте U_A (U_A>U_C2) расчётные и реальные характеристики почти совпадают (участок 4).

Таким образом, динатронный эффект приводит к отличию расчётных и реальных характеристик и не позволяет использовать тетрод при малых U_A (участки 2,3).

Для устранения динатронного эффекта при малых U_A необходимо создать потенциальный барьер между экранирующей сеткой С₂ и анодом для вторичных электронов. Это достигается за счёт использования дополнительной третьей сетки между экранирующей сеткой С₂ и анодом в электронной лампе – пентоде.

Распределение потенциала в пентоде

Распределение потенциала в пентоде: 1– UА1<UС2; 2– UА2>UС2

Пентод – электронная лампа, содержащая катод, анод и 3 сетки: управляющую С1, экранирующую С2 и защитную С3. Защитная сетка находится между экранирующей сеткой и анодом и соединяется с катодом, т.е. имеет нулевой потенциал (UC3=0).

Потенциальный барьер, создаваемый защитной сеткой, образуется как при низком анодном напряжении U_А1<U_С2 (кривая 1), так и при высоком U_А2>U_С2 (кривая 2). Это позволило устранить динатронный эффект во всём диапазоне изменения U_A.

Статические характеристики многоэлектродных ламп

Обычно тетроды и пентоды работают при следующих начальных условиях: U_C1 0 (I_C1=0); U_C3=0 (I_C3=0)– для пентода; U_C2=const>0. Поэтому мы рассмотрим зависимость токов I_A и I_C2 от напряжений U_C1 и U_A.

I_A=f(U_A;U_C1) I_C2= ( U_A;U_C1)

1. I_A=f(U_A)– анодные характеристики.

2. I_A=f(U_C1)– анодно-сеточные характеристики.

3. I_C2= (U_A)– сеточно-анодные характеристики.

1. I_C2= (U_C1)– сеточные характеристики.

Анодные характеристики I_A=f(U_A)

Анодные характеристики тетрода

I – нерабочая область (режим возврата ) II – рабочая область (режим прямого перехвата ) В начале рабочей области II наблюдается характерный для динатронного эффекта “провал” кривой анодного тока.

Особенно он характерен для больших отрицательных напряжений на управляющей сетке U_С1.

В отличие от анодных характеристик триода все кривые I_A=f(U_A) тетрода и пентода выходят из начала координат (независимо от U_С1), т.к. потенциальный барьер на управляющей сетке С₁ преодолевается за счет положительного потенциала на экранирующей сетке С₂ (С₂=const>0).

Анодные характеристики пентода

На кривых IA=f(UA) пентода можно выделить две области: Рабочую пологую область II (режим прямого перехвата электронов) и нерабочую область I с крутым начальным участком (режим возврата ).

Анодно-сеточные характеристики I_A=f(U_C1)

Напряжение запирания UC1O в многоэлектродных лампах не зависит от UA вследствие слабого влияния анодного напряжения UA на потенциальный барьер управляющей сетки (напряжение запирания –UC1O).

Анодно-сеточные кривые I_A=f(U_C1) представляют собой пучок очень близко расположенных кривых (для U_А1,2,3), поэтому в справочниках приводится лишь одна характеристика для номинальных значений U_A и U_C2.

Сеточно-анодные характеристики I_C2= (U_A)

I участок – нерабочая область (режим возврата электронов к сетке); II участок – рабочая область (режим прямого перехвата электронов).

Сеточные характеристики I_C2= (U_C1)

Сеточная характеристика пентода

Характер зависимости IC2= (UC1) аналогичен зависимости IA=f(UC1). –UC1O – напряжение запирания цепи второй сетки С2 (экранирующей). Кривая IC2= (UC1) практически не зависит от UА, т.к. он слабо влияет на потенциальный барьер управляющей сетки С1 и на объёмный заряд у катода.

Статические параметры многоэлектронных ламп

Крутизна анодно-катодной характеристики

U_C2=const, U_A=const (U_C3=const– для пентода).

Для тетродов и пентодов S=2…20 мА/В.

Дифференциальное (внутреннее) сопротивление

U_C1=const, U_C2=const (U_C3=const– для пентода).

R_i=200 кОм…10 МОм– значительно выше, чем у триода.

Статический коэффициент усиления

I_A=const, U_C2=const (U_C3=const– для пентода).

=100…700– для тетродов; =700…2000– для пентодов.

Пример 1:

Дано: R1=50Ом, R2= UA=240 В IC2=3 мА Найти: UC2– напряжение экранирующей сетки.

Решение:

1. Общее сопротивление цепи экранирующей сетки:

=80 кОм

2. Сопротивление цепи экранирующей сетки постоянному току:

=80-50=30 кОм

3. Напряжение экранирующей сетки:

U_C2= 90 В.

Пример 2:

Дано:

U_A=250 В

U_С2=125 В

I_дел=2 мА

U_С1= –2 В (смотри предыдущую схему)

Найти:

R₁, R₂ делителя для пентода 6Ж4П.

Решение:

1. Сопротивление R₂:

=62,5 кОм

1. Найдем ток в цепи экранирующей сетки:

U_С2=125 В U_A=250 В

– из справочника (сеточно-анодная характеристика) пентода 6Ж4П. Таким образом IС2=3 мА. 3. Найдем ток через сопротивление R1: IR1=IC2+Iдел=3+2=5 мА

4. Сопротивление R₁:

=25 кОм.

Электрический разряд в вакууме, основные явления

Электрический разряд в газе происходит при низком и среднем вакууме (P=10³…10^-1 Па), как правило, в среде инертных газов (аргона, неона, криптона), водорода или паров ртути.

Физические процессы при электрическом разряде в вакууме

Схема баллона для формирования электрического разряда

Пусть баллон содержит два электрода: анод и катод (холодный ненакаливаемый) и заполнен газом при давлении P=103…10-1 Па. К электродам через переменный резистор R подключен источник постоянного напряжения U. 1. , UA=0. В разрядном промежутке всегда существует небольшое количество электронов и ионов, возникающих в результате ионизации газа световым или другим электромагнитным излучением.

Наряду с процессом ионизации протекает и обратный процесс- рекомбинация свободных электронов и ионов. Эти два процесса находятся в динамическом равновесии и число заряженных частиц неизменно, система в целом нейтральна, ток отсутствует.

2. R, U_A>0.

Под действием небольшого анодного напряжения U_A в межэлектродном пространстве протекает ток в результате дрейфа электронов и ионов, равный . Из-за различия в массах скорость ионов намного меньше скорости электронов и . Поэтому из межэлектродного пространства в единицу времени уходит больше электронов, чем ионов и в баллоне образуется объемный положительный заряд.

При небольших скоростях и энергиях электронов происходят их упругие соударения с молекулами газа и энергия частиц не изменяется.

3. R, U_AU_ВОЗБ.

При большой скорости электронов возможны неупругие соударения, в результате которых изменяется внутренняя энергия атомов и электроны могут перейти на уровни возбуждения (более высокие энергетические уровни).

Напряжение возбуждения U_ВОЗБ. – анодное напряжение, при котором электроны приобретает энергию, достаточную для возбуждения атомов, соударяющихся с ними.

Возбужденное состояние неустойчиво и электрон возвращается на прежний энергетический уровень, испуская квант энергии.

4. R, U_AU_ИОН.

При дальнейшем  энергии электронов происходит ионизация атомов газа.

Напряжение ионизации U_ИОН – анодное напряжение, при котором электроны приобретает энергию, достаточную для ионизации атомов газа.

Объемная ионизация – ионизация атомов газа при их столкновении с электронами.

Коэффициент объемной ионизации  - число свободных электронов, полученных на единице пути первичного электрона.

Поверхностная ионизация – ионизация атомов поверхности движущимися ионами газа.

Коэффициент поверхностной ионизации  - число свободных электронов, полученных одним ионом.

Состояние сильно ионизированного газа, при котором плотности отрицательных зарядов электронов и положительных зарядов ионов почти равны, называется газовой плазмой.

Вольтамперная характеристика электрического разряда в вакууме

X	Рассмотрим распределение потенциала при тлеющем разряде. Основными участками тлеющего разряда являются катодная область I, столб разряда (плазма) II, анодная область III. Катодная область с катодным падением потенциала UК является источником электронов (за счет поверхностной ионизации).

Столб разряда представляет собой плазму, в которой концентрации электронов и ионов равны, а падение напряжения мало. В анодной области наблюдается небольшое падение U.

ВАХ электрического разряда в вакууме

1. Область соответствует несамостоятельному разряду. Число электронов, уходящих с катода, мало, ионизация незначительна ( и  - небольшие), через прибор протекает незначительный ток.

2. Область начальной стадии самостоятельного разряда – область темного разряда. Ток, ,  - небольшие.

3. Переходная область от темного разряда к тлеющему. При этом напряжении происходит более интенсивная ионизация газа. Поскольку ионы двигаются медленнее электронов, вблизи катода скапливается большое число ионов и формируется положительный объемный заряд (ПОЗ), который уменьшает потенциальный барьер и способствует дальнейшей эмиссии электронов с катода. Для поддержания разряда теперь требуется меньшая разность потенциалов U.