Шишкин Г.Г., Шишкин А.Г. - Электроника (1006496), страница 60
Текст из файла (страница 60)
ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ320Модуляторные триоды усиливают низкочастотные сигналы,и работают при отрицательных смещениях на сетке, т. е. имеютлевыеанодно-сеточныехарактеристики,когда сеточные токиотсутствуют. По сравнению с генераторными эти приборы имеют редкую сетку и, следовательно, незначительный статический коэффициент усиления.В импульсных генераторных и модуляторных лампах значение импульсной мощности ограничивается максимально возможной величиной эмиссионного тока катода и максимальнодопустимыми напряжениями между электродами (напряжениями пробоя).
При импульсной работе лампы могут обеспечивать мощность в 10 3 и более раз большую по сравнению с непрерывным режимом.Конструкция мощных электронных приборов требует специальных мер отвода тепловой энергии от анода, чтобы не произошло его разрушения. В зависимости от способа отбора тепловойэнергии от анода триоды делятся на следующие типы: с лучистым, воздушным, водяным, испарительным или кондуктивнымохлаждением и охлаждением с помощью тепловых трубок.В триодах с воздушным охлаждением мощностью до100 кВт катод и сетка располагаются внутри анода.
Анод, выполняемыйобычно из меди, конструктивно объединен со стеклянным иликерамическим баллоном и составляет его часть. Для увеличения теплоотвода поверхность анода увеличивают с помощьюребристого радиатора и лампу помещают в герметизированныйобъем, через который принудительно прогоняют с помощьювентилятора очищенный от пыли, грязи и паров масла воздух,охлаждающий, помимо анода, баллон и другие элементы конструкции.В триодах с водяным и испарительным охлаждением анод счастью баллона помещают в закрытый герметичный сосуд, через который под давлением в (2 ... 3) • 10 5 Па пропускаются потоки воды. В лампах с испарительным охлаждением анод охлаждается за счет отбора теплоты парообразования.Мощные лампы делают разборными для возможности ремонта и замены отдельных деталей.
Эти приборы при эксплуатациитребуют специальной технологии обслуживания.В триодах, предназначенных для работы в усилителях напряжения и мощности импульсных сигналов и сигналов высокой исверхвысокой частоты, предусмотрены специальные меры дляуменьшения паразитных индуктивностей сеточных и катодных;Глава11.Электровакуумные приборы с электростатическим управлением321выводов, междуэлектроднь!Х емкостей. С этой целью уменьшаютразмеры электродов и применяют баллоны и выводы электродовспециальной Rонструкции.TaR,например, делают дисковые выводы, обладающие малой индуктивностью и обеспечивающие включение триода в ВЧ- и СВЧ-тракты, между анодом и сеткой располагают специальные экраны, которые улучшают экранированиеанода и, следовательно, уменьшают емкость сетка-анод.11.5.
Эквивалентные схемы электронных лампKaRотмечалось в гл.3, 4, 5и6,при расчете и разработке радиоэлектронных устройств электронные приборы представляютв виде различного рода моделей. Достаточно полно свойства приборов могут быть отражены на основе электрических (электротехнических) моделей, которые представляются в виде эквивалентных схем. В общем случае между электродами электронных лампприложены постоянные напряжения, определяющие положениерабочих точек на характеристиках, и неRоторые переменные напряжения, обусловленные преобразуемыми сигналами.Эквивалентная схема двухэлектродной лампы. В случае малыхсигналов нелинейностью анодной характеристики в окрестностирабочей точки можно пренебречь (считать ее в этой окрестностилинейной) и представить диод в виде эквивалентного сопротивленияRi,равного дифференциальному (внутреннему) сопротивлению диода в данной точке анодной характеристики.
Если частотапреобразуемого сигнала достаточно велика, то необходимо учитывать влияние междуэлектродной емкости С, которая включаетсяпараллельноRi.Емкость С учитывается, начиная с частот, когдаемкостное сопротивление Х 0= 1/(mC)сравнимо сRiили меньше.Диод в этом случае изображается в виде комплексного сопротивленияZ(рис.11. 7).Эквивалентные схемы триодов и многоэлектродных ламп. В триоде, представляемом в виде активного линейного четырехполюсника, выходной токIаиz----r.-------,111R;:входной ток I ссвязаны с входными и выходными напряжениями через характеристические проводи11_ _ _ _ __Jмости. Используя соотношения, подобныеуравнениям,11 -6779рассмотреннымприанализеРис.11.7Раздел3223.ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИ.БОРЫа)б)Рис.транзисторов(4.4),в)11.8и линейное приближение, когда в уравненияхприращения заменяются мгновенными малыми значениями переменных составляющих токовic, ia инапряжений ис, иа, систему уравнений для линейного четырехполюсника запишем в следующем виде:(11.4, а)(11.4,б)Эти уравнения можно представить в виде некоторой схемы замещения (рис.ми, а иа иками.ia Если ic11.8,а), в которой ис иicявляются входнысоответственно выходными напряжениями и то=О, то схема замещения превращается в эквивалентную схему анодной цепи триода с генератором тока(рис.11.8,б).
На этой схеме учтено и сопротивление нагрузки.Решая уравнение= µ,Sue(11.4,б) относительно иа и учитывая, чтоSR; =получаем(11.5)Этому выражению соответствует эквивалентная схема аноднойцепи с генератором напряжения, представленная на рис.11.8, в,где изображено и сопротивление нагрузки.Проведенное рассмо.трение справедливо не только для триода. Если тетрод или пентод используются с усилительной схемой, то цепи экранирующей и защитной сеток заземлены по переменной составляющей. Защитная сетка обычно соединена скатодом и через большую емкость,шунтирующую резисторсмещения в цепи катода, подключена к земле. Экранирующ&ясетка также через большую емкость обычно соединяется с землей.
Поэтому в цепях этих электродов не выделяются переменные напряжения. Входной цепью усилителя на тетроде илипентоде, как и усилителя на триоде, является цепь управляю-'Глава11.Электровакуумные приборы с электростатическим управлением323-[аsйсРис.иаУвых11.9щей сетки. Усиленное напряжение снимается с анодной нагрузки, и анодная цепь лампы оказывается выходной. Таким образом, схемы на рис.11.8могут служить еще и эквивалентнымисхемами для тетрода или пентода.При рассмотрении работы лампы на высоких частотах характеристические проводимости лампы из-за наличия распределенных реактивностей (включая междуэлектродные емкости) становятся комплексными величинами. Эквивалентная схемалампынавысокихчастотахдляслучая,когдаJaопределяется только входной проводимостью, будет иметь вид,представленцый на рис.
11.9. (Здесь jc' ja' uc, ua -комплексные токи и напряжения соответственно.)В этом случае проводимости лампы могут быть определенысогласно выражениям:Упрох = jcfuc = jroCacl; Увых = ja/ua = 1/Ri + jrоСвых;свых =сак+ сас3 + сас2;Увх = jcfuc =s=GBX + JroCBX;jafuc;свх = сск(триод);свх = ссlк + ccl,c2 (пентод); GBX = 4/Ric;Ric -сопротивление«сетка-катод».11.6.Вакуумные интегральные схемыВ вакуумных интегральных схемах (ВИС) активными элементами являются электровакуумные лампы с размерами, близкими к размерам интегральных транзисторов.
Электровакуумныемикролампы по своим свойствам во многом подобны полевымтранзисторам. Вакуумные интегральные триоды называют такжевакуумными полевыми транзисторами, а их электроды-катод, сетка,анод называются соответственно эмиттер, затвор, коллектор.В основе работы ВИС лежат те же физические явления, что ив основе работы рассмотренных электровакуумных триодов.11·Раздел3243. ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫВИС обладают рядом уникальных характеристик, в частности,скорость электронов в них может быть намного больше, чем влюбом полупроводнике, их частотные свойства лучше частотных свойств кремниевых ИС и сравнимы со свойствами арсенид-галлиевых. Кроме того, ВИС обладают лучшей радиационной стойкостью. При изготовлении ВИС используется хорошоотработанная технология полупроводниковых ИС.Одной из основных проблем при создании ВИС является разработка холодных (неподогреваемых) эмиттеров (катодов).
В ВИСиспользуется в основном электростатическая (автоэлектронная)эмиссия.Наиболееисследованыинтегральныетриоды,устройствокоторых вклюЧает холодный эмиттер (катод), управляющийэлектрод (затвор-аналог управляющей сетки) и коллектор(анод).Можно выделить четыре типа холодных катодов, используемых в ВИС:1)2)3)полупроводниковые (кремниевые) решетки эмиттеров;металлические катоды;структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДПструктуры);4)обратносмещенные р-п-переходы, диоды Шоттки и рi-п-диоды.Структуры планарных приборов, создаваемых с использованием катодов 1-го и 2-го типов, во многом схожи (рис.При изготовлении металлических эмиттеров211.10).11.10)(см. рис.используется диэлектрическая изолирующая подложкапример,стеклянная),накоторойиформируетсяэмиттеров. Расстояние между электродами (катодравляющий электроддолей микрона докончика эмиттераот-3,анод-4)20 ...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
