Шишкин Г.Г., Шишкин А.Г. - Электроника (1006496), страница 57
Текст из файла (страница 57)
модификаций. В любом из них поверхностьвольфрама или молибдена активируется металлами с малой работой выхода: барием, торием, стронцием и др. Для увеличенияактивированной поверхности и, следовательно, тока эмиссииповерхностные слои или весь катод изготавливаются: из порис-Раздел3063.ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПР11БОРЫтого вольфрама; путем прессования или спекания порошковокиси металла (никеля, вольфрама и др.) и карбонатов щелочноземельных металлов; путем нанесения гексаборида лантанаили гексаборида бария на молибденовую или танталовую подложку.
Активированные металлические катоды применяются всамых разнообразных электронных приборах. Они обладают су10 А/см 2 ) и1500 ... 1700 °С),траб > 2000 °С),щественно большей плотностью тока эмиссии (доимеют меньшую рабочую температуру (Траб ~чем однородные металлические Ие< 1 А/см 2 ,многие из них стойки к ионной бомбардировке, отравлению газами, хорошо работают в сильных электрических полях.В полупроводниковых и металлополупроводниковых термокатодахв качестве эмитирующего слоя используются полупроводники.Наибольшее распространение в электронных и газоразрядныхприборах получил оксидный катод, представляющий собой никелевый или вольфрамовый керн с нанесенным полупроводниковым слоем из смеси окислов бария, стронция и кальция. Хорошими характеристиками обладают оксидно-бариевые и оксидноториевые катоды, отличающиеся высокой стойкостью к ионнойбомбардировке и отравлению газами, восстановлением эмиссиипосле отравления.
Чисто оксидные катоды этими свойствами необладают. Общим положительным свойством всех оксидных катодов является малая рабочая температура (Траб< 1000 °С),высокая эмиссионная способность, достигающая в импульсном режиме величиныje ~ 150 А/см 2 •Для оценки свойств термокатодов используются следующиепараметры: плотность эмиссионного токаje;рабочая температура катода Траб; долговечность, или срок службы катода; эффективностькатода Н. Последний параметр характеризует отношение тока эмиссииje к мощности Р н'подводимой к катоду для его подогрева.При;мерная эффективность катодов: однородных металлических-5 ... 15 мА/Вт; активированных - 80 ...
200 мА/Вт.20 ... 70 мА/Вт;полупроводниковыхФотокатоды чаще всего выполняются в виде тонкого светочувствительного слоя металла с окисленной поверхностью, на которуюосаждена тонкая пленка цезия. Наиболее распространены кислородно-цезиевые и сурьмяно-цезиевые фотокатоды, причем последние обычно наносятся на тонкую никелевую пленкудложку.-поГлава11.Электровакуумные приборы с электростатическим управлением30711.З. Электронно-управляемые лампыЭлектронные приборы осуществляют процесс преобразова ния одного вида энергии, чаще всего электрической, в другой.В электронно-управляемых лампах для управления электроннымпотоком используется различное количествоэлектродов.Некоторые из них являются проницаемыми для электронногопотокаих называют обычно сетками.
Электронно-управляе-мые лампы могут иметь два (диоды), три (триоды), четыре (тетроды), пять (пентоды) и более электродов. Триоды содержат однусетку, тетроды-две, пентоды-три и т. д.Диоды. В диоде, имеющем анод и катод, обычно потенциаланода положителен относительнокатода,поэтому электроны,эмитированные катодом, перемещаются к аноду и создают ток,равныйIа во внешней замкнутой цепи. Этот ток называют анодным. Если потенциал катода выше потенциала анода, то токанодаблизоккнулю,т. е.диодпроводит ток в одном направлении.Свойство односторонней проводимое-+ити используется для выпрямленияпеременного тока и преобразованияВЧ- и СВЧ-колебаний.Величина анодного тока определяется анодным напряжением И а'охтоком эмиссии катода и рядом друкгих факторов.
Эмитированные катодом (К) отрицательно заряженные частицы (электроны) формируА-иа)ют отрицательный объемный заряд,создающий в пространстве междукатодом и анодом (А) в направлении х (рис.11.1,цательныйпотенциал.а, кривая1)Приотриположительных напряжениях И а отрицательный потенциал, обусловленный объемным зарядом электронов(потенциальный барьер), может сохраняться(см. рис.случаетолько11.1, а,вблизикриваяотрицательныйкатода2). В этом.
потенциал(барьер) преодолевают только быст-Рис.11.1308Раздел3.ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫрые (энергичные) электроны, медленные задерживаются. Быстрыеэлектроны, преодолевшие барьер, создают_анодный ток, которыйменьше тока эмиссии(11.1).При увеличении Иа потенциальныйбарьер у катода уменьшаете.я и сдвигаете.я к катоду; все большеэлектронов преодолевают барьер, и анодный токВ рассматриваемом случае величина токаJa увеличиваете.я.Ja ограничена отрицательным барьером (потенциалом). Такой режим работы диода называете.я режимом ограничения тока объемным зарядом.При некотором анодном потенциале Иа>Иа нас во всех точкахмеждуэлектродного пространства потенциал становите.я положительным относительно катода (см.
рис.11.1,3),а, криваят. е. положительный потенциал ~нода полностью компенсирует отрицательный потенциал, формируемый объемным зарядом эмитированных электронов. В этом случае все электроны, эмитированныекатодом в единицу времени, достигают анода и настуцает режимнасыщения.Зависимость токаJaОТ напряжения иа(Ia = f(Ua))при неизменной температуре катода, которая поддерживается постоянным напряжением нити канала Ин• нагревающей катод дляобеспечения термоэмиссии, называется анодной характеристикой.Изрис.семейства11.1,анодныххарактеристик,показанныхнаб для разных значений напряжения накала Ин катода, видно, что при Иа>Ианас анодный ток замедляет свой рост идостигает тока насыщения, равного току эмиссии.
Из формулы( 11.1) дляплотности тока эмиссии следует, что его величина определяется температурой катода, т. е. растет с увеличением напряжения накала Ин· (С ростом Ин увеличиваете.я и величина И нас·)Теоретический анализ показывает, что при И а<И а нас анодная характеристика диода описывается так называемым «законом степени3/2(трех вторых)», т. е.Ja=GU~l 2 , где G- коэффициент, зависящий от конструкцми электродов и прибора вцелом.
Следует отметить, что при нулевом (и даже некоторомотрицательном) анодном напряжении иа анодный токвесьма мал, но не точно равен нулю (см. рис.11.1,Jaхоть иб), как этоследует из закона трех вторых. При выводе этого закона не учитываются разброс электронов, вылетающих из катода, по скоростям и ряд других факторов, приводящих к тому, что некоторые наиболее энергичные электроны преодолевают потенциаль-ГлаваЭлектровакуумные приборы с электростатическим управлением11.309ный барьер и· достигают анода. Однако отрицательная частьанодной характеристики диода практической роли не играет.Диоды используются для детектирования и ограничения сигналов, выпрямления переменного напряжения и т.
д. Для усиления и других более сложных преобразований сигналов в основном применяются триоды, тетроды и пентоды. С этой целью вэтих приборах используются одна, две или три сетки.Триоды. В триодах между катодом и анодом располагаетсясетка (С). При изменении потенциала сетки, который можетбыть как положительным, так и отрицательным относительнокатода, происходит сильное изменение распределения электрического поля (потенциала) и, соответственно, объемного зарядав междуэлектродном пространстве, особенно в прикатодной области (рис.11.2,а).В случае больших отрицательных напряжений на сетке (даже при положительных (но не слишком больших) потенциалаханода) все электроны могут быть возвращены к катоду, т.
е. вэтом случае во всем пространстве между катодом и сеткой существует тормозящее электроны поле, сформированное отрицательным потенциалом сетки и объемным зарядом электронов вобластях, примыкающих к катоду (пространство катод (К)сетка (С), см. рис.11.2,а, кривая1).-Ток анода в этих условияхравен нулю.Наименьший по модулю отрицательный потенциал сетки,при котором /а= О, называют напряжением запирания Исо для заданного напряжения анода.·А21хкАсо+Иб)а)Рис.11.2Раздел3103.ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРV\БОРЫЕсли напряжение на сетке Ис по модулю меньше напряжениязапирания, т.
e. IИcl < 1Ис0 1, то электрическое поле между виткамисетки в пространстве катод-сетка делаете.я ускоряющим, и частьэлектронов, эмитированных катодом в направлении таких областей, устремляете.я к аноду. Возникает анодный ток, который возрастаетпомересниженияотрицательногопотенциаласетки.При положительных потенциалах на сетке распределение потенциалов показано на рис.11.2, а (кривые 2и3).Часть электронов,перемещающихся в непосредственной близости от витков, притягиваете.я сеткой и образует сеточный токJc,в то врем.я как основная дол.я электронного потока попадает на анод, создавая токJa.I к разветвляете.я на два тока Ja + Ic. Как правило, Jc < Ja из-заТаким образом, катодный токток сетки и ток анода, т. е.
Jк =меньшей площади поверхности сетки по отношению к аноду(см. ниже).Для сравнения влияния потенциалов сетки и анода на потенциальный барьер у катода и, следовательно, на число электронов, преодолевающих барьер, триод заменяют эквивалентнымдиодом, анод которого располагают на месте сетки. Анодное напряжениеэквивалентногодиода,прикоторомкатодныетокитриода и диода равны, называют действующим напряжением Ид' Равенство катодных токов означает, что напряженности электрического пол.я в области катода у триода и эквивалентного диода равны, а это означает, что равны и заряды на поверхности катода,наведенные приложенными к электродам потенциалами.Зар.яды, индуцированные на катоде триода и диода, определяютсямеждуэлектроднымиемкостями.Междуэлектродна.яемкость диода определяете.я площадью поверхности анода и катода и расстоянием между этими электродами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
