1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (Дулин В.Н. Электронные приборы 1977), страница 7

В больш инстве ламп анодная характеристика начинаетсяп ри небольш их отри цательн ы х напряжениях на аноде, так что приС/а = 0 сущ ествует н екотор ы й , обычно весьма небольш ой началь­ный ток. Наличие а н од н ого тока при небольш их отрицательныхнапряж ениях 1/& о б ъ я сн я ет ся сущ ествованием электронов с дос­таточно больш ой начал ьной скоростью , в то время как при выводезакона (2- 11) п редп ол а гал ось, что их начальная ск орость равнан ул ю .В мощных диодах с катодом прямого накала начальный участокхарактеристики ин огда сдвигается вправо, так что анодный токпри малых п олож ител ьн ы х напряжениях на аноде равен нулю.Это отличие о бъ я сн я ется влиянием магнитного поля катода.П ротекающ ий по к а т о д у ток накала создает магнитное поле.Электроны, вы летающ ие из катода, под действием магнитного полястрем ятся вер н уться на катод.В осходящ ий у ч а ст о к реальной характеристики такж е несколькоотличается от ха ра к тер и сти к и идеализированного диода.

Реаль­ные характеристики, как правило, идут более п олого. Это объяс­няется главным о б р а зом неравномерным распределением потен­циала и температуры п о поверхности катода. В самом деле, привыводе закона степени тр ех вторых было принято, что потенциалкатода в лю бой точк е его поверхности остается неизменным и рав­ным нулю (катод эквипотенциален). Мы такж е считали, что' удель­ная эмиссия по всей п оверхн ости катода одинакова, т. е.

что всеточки катода имеют о д н у и ту ж е температуру (катод эквитемператур ен ). В реальных у сл о в и я х ни одно из этих предположений невы полняется. В резул ьтате охлаждения концы катода и точкикрепления его к специальны м траверсам имеют меньшую темпе­р а тур у; а катоды п р я м ого накала не эквипотенциальны.Эти же причины ока зы ва ю т влияние и на участок характерис­тики, соответствую щ и й п ереходу от режима объемного зарядак реж иму насыщ ения. К а к видно из рис.

2-8, такой переход в ре­альных ха ра ктер и сти ках происходит плавно, а не резко. Н асы ­щ ение наступает ран ьш е на участках с более низкой температуройкатода и больш ей р а зн ость ю потенциалов анод — катод. Плав­н ость п ереходн ого уч астка, характеристики зависит также от раз­бр оса ск оростей д в и ж у щ и х ся к аноду электронов. Д ля электронов,обладающ их бол ьш и м и начальными ск оростя м и , режим насыще­ния наступает н еск ол ьк о раньш е.О собенно су щ ествен н о отличается в реальны х характеристикахуч а сток режима насы щ ения. П ологий уч а сток характеристики,как это показано на р и с. 2-8 , характерен тол ьк о для ламп с воль­фрамовым катодом.

В диодах с оксидным или другим катодом ,удельное сопротивление к от ор ого достаточн о велико, режим на­сыщения не наблюдается вообщ е (рис. 2 -9 ). Это объясн яется, в о первых,проявлениемэффектаШ оттки(см. § 1-3) и, во-вторы х, дополнительным•разогревом катода за счет протекаю щ его понему тока лампы.2-4. ДИОД В РЕЖИМЕ НАГРУЗКИВ рабочем режиме во внешнюю цепьдиода включается н агрузка.Р ассм отримпростейший случай, когда нагрузкой диодаслуж ит резистор И (ри с.

2-10, а). В соот в е т ­ствии с законом К ирхгоф а для кон тура, о б ­текаемого током / а, мож но написать:£ а = / аД + г7а,Рпс. 2-9. Анодная ха­рактеристика лампыс оксидным катодом.(2 -1 4 )где U& — напряжение меж ду анодом и к а ­тодом диода.В этом уравнении две неизвестные величины : / а и Е/а, св я зьмеж ду которыми / а = / ( t / a) является анодн ой характеристикойлампы. П оэтом у решение уравнения (2-14) наиболее удобно про­вести графически, путем построения этой зави си м ости на аноднойхарактеристике диода.Запишем (2-14) в следующ ей форме:абия___гR(2-15)RП оскольку E a/R — const, эта зависим ость — уравнение п рям ойкоординатах / а — U a.

Т а к ую прям ую , к о т о р у ю называют линией£71 0 А* 1¡г>tРис. 2-10. Схема включения на­грузки в цепь диода (а) и построе­ние линии нагрузки (б).Рис. 2-11. Работа диода при пе­ременном напряжении.нагрузки, легко построить на анодной харак тер и сти к е диода.П олагая / а = 0, находим отрезок, отсекаемы й этой прямой на оспабсцисс: 11а = Е а. Отрезок, отсекаемый п рям ой на осп ординат,найдем при условии £/а = 0 . Он равен: / а = Е й/Я.2Дулинв, н.33Л инию н а гр узк и мож но п острои ть такж е, определив тангенсугла ее наклона к оси абсцисс: t g a =где т и п — масш таб­ные коэфф ициенты , имеющие размерность.Т очка Л пересечения линии нагрузки с анодной характерис­тикой явл яется решением уравнения (2-15). П роекция этой точкина ось ординат определит значение тока / а, протекающ его в цепидиода с н а гр у зк ой , а проекция ее на ось абсцисс позволит опре­делить н апряж ение на аноде лампы £/а и напряжение IIц.Рассм отренн ы й графический метод, ш ироко используется в ин­ж енерной п рактике при расчете радиотехнических схем с электрон­ными п ри борам и .- Одно из важ нейш их свойств диода — униполярная п роводи­мость.

Р и су н о к 2-11 иллю стрирует р аботу диода в том случае,когда к его электродам подключен источник переменного напря­жения. Т о к ч ерез диод протекает лишь в течение положительныхполупериодов си н усои дал ьн ого напряжения, т. о.

в те интервалывремени, когда разн ость потенциалов анод — катод положительна.П оэтом у ток га представляет собъй последовательность импульсов,к о т о р у ю м ож н о ’ характеризовать максимальным значением токав импульсе I а. макс и средним значением этого тока / а. Ср — постоян­ной состав л я ю щ ей периодической последовательности импуль­сов (вы прям л ен ны й -ток). В течение отрицательных полупериодовток через диод не течет. Свойство униполярной проводимости лежитв основе, р аботы диода в схеме выпрямителя переменного тока.Д вухэл октр оди ы е лампы, специально предназначенные для этойцели, н азы ваю т кенотронами.2 -5 .

ПАРАМ ЕТРЫ Д И О Д О ВР азл и чаю т основны е электрические параметры, статическиепараметры, парам етры предельно допустим ого режима, параметрым ехан ического режима и др. В зависимости от основного назна­чения лампы перечень параметров, приводимых в П аспорте лампын в справочн ике, м ож ет изменяться. В этом параграфе рассматри­ваю тся лиш ь осн овн ы е параметры диодов, характеризующ ие свой ­ства бол ьш и нства типов двухэлектродны х ламп. Изучение неко­торы х сп ец иальны х параметров неотделимо от детального р а с­смотрения особен н остей работы лампы в специальных схем ах.С такими парам етрам и читатель познакомится в последующ ихк ур са х, п освящ ен н ы х изучению конкретны х радиотехническиху ст р о й ст в .Статические параметры диода — это величины, характери­зующ ие осн овн ы е свойства лампы в статическом режиме. Длядиодов стати чески м и параметрами являю тся крутизна аноднойхарактеристи ки лампы Б, внутреннее, или дифференциальноесопротивление лампыи сопротивление при постоянном токе,или ста ти ч еск ое сопротивление Н 0.Крутизна Характеристики лампы 6’ показы вает, на к а к ую ве­личину изменится анодный ток при изменении ан одн ого напряж е­ния на один вольт.

П оскол ьку анодная характеристи ка диода нели­нейна, крутизна для различных точек харак тер и сти к и различна.Для лю бой точки анодной характеристики(2 - 16)Таким образом, крутизна численно равна Ьц а — тангенсуугла наклона касательной к анодной характеристи ке в даннойточке А (рис. 2-12). К рутизна м ож ет быть определена приближ еннокак отношение приращения анодного тока вблизи точ к и А к со о т ­ветствую щ ему приращению анодного на­пряж ения (рис. 2-12):д /„(2-17)к-К рутизна характеристики имеет раз­м ерность проводимости (си м ен с), но п о­ск ол ь к у анодный ток обы чно измеряетсяв миллиамперах, а анодное напряж ение —в вольтах, крутизна вы раж ается в милли­амперах на вольт.Д ля характеристики идеализирован­н ого диода значение крутизны мож но п о­лучить дифференцированием закона сте­пени трех вторых (2- 11):сС11леЯЛ,33 , 5 - 10- 6%ГаиК12.Рис.

2-12. К определе­нию статических пара­метров диода.(2 - 18)Это выражение полезно п ри расчете диодов и дл я оц енки за­висимости крутизны от геом етрических р азм ер ов эл ектродовлампы. Крутизна диодов различны х типов, обы чно измеряемаяв наиболее крутом участке характеристики, л еж и т в пределахот одного до нескольких д еся тк ов миллиампер на вол ь т.Дифференциальное сопротивлениедля диода — величина,обратная крутизне 5 :<1ияД| = с11а15 •(2 - 19)Приближенно в точке А (р и с. 2-12)и :—и’у;Л/„(2- 20)Величина ч , связы ваю щ ая изменения н ап ряж ен и я и ток а ,мож ет рассматриваться как сопротивление п ротек а ем ом у черездиод переменному току.

Дифференциальное соп р оти вл ен и е бол ь-ш инства ди одов лежит в пределах от нескольких десятков ом доединиц ки л оом .П ри протекании через ди од постоянного тока представляетинтерес не отношение приращ ений тока и напряжения вокр угн ек отор ой заданной точки, а сам и величины токов и напряженияв лампе. П р и этом соверш енно безразлично, какова характеристикавблизи вы бранной точки, так как постоянное напряжение и соот­ветств ую щ и й ему ток неизменны.Сопротивлением лампы при постоянном токе (статистическимсоп роти вл ени ем ) называют отнош ение напряжения к ток у. На­пример, дл я точки А характеристи ки, приведенной на рис.

2-12.Я0= ^ .(2-21)аС опротивление при п остоян н ом токе численно равно котангенсуугла накл он а (ctg ß на рис. 2- 12) прямой линии, проведенной изначала коорди н ат в заданную точк у.А В зави си м ости от того, на к а к ом участке характеристики опре­дел яется R 0, его значение м ож ет быть меньше или больш е значе­нияН а восходящ ем у ч а стк е характеристики R t •< R 0. Дляидеализированны х характер и сти к, подчиняющ ихся закону сте­пени т р е х втор ы х, соотнош ение меж ду R t и R 0 м ож но установитьс п ом ощ ью выражений (2- 12) и (2-18):/? 0 = ^ = _ % r = _ ^/аgu% aGUXJ2= -3_ ß i .21(2-22)v'М еж дуэлектродны е ем кости . Электроды диода, разделенныевакуум н ы м промеж утком , обр а зу ю т конденсатор, емкость кото­р ого в маломощ ны х диодах составляет несколько пикофарад,а в м ощ н ы х лампах дости гает десятков пикофарад.

Д ля диодас п л оски м и электродами воспол ьзуем ся формулой, определяющейем кость п л оск ого конденсатора:С = ^ .(2-23)гаЗ десь га — расстояние м еж д у катодом и анодом, а Q — пло­щ адь эл ектрода.Эта ф орм ула может быть использована для определения междуэл ек тр од н ой емкости диода, когда его катод не накален и объем­ный за р я д в лампе отсу тств ует. Такая емкость называется холод­ной.В реал ьн ы х лампах к ем кости , образуемой собственно электро­дами, д оба вл яется емкость м еж д у их выводами.