iomeldar (1021896), страница 18
Текст из файла (страница 18)
При помощи пятиэлектродных ламп — пентодов, имеющих р = 1000 — 7000, можно усилить напряжение в несколько сот раз. У пентодов емкость С„ = 0,003 †,05 пф, благодаря чему можно получить устойчивое усиление в широкой полосе частот. Основное преимушество электронной усилительной лампы состоит в том, что управление ее анодиым током осуществляется с помощью электрического поля. Поэтому от источника сигнала требуется чрезвычайно малая мощность.
Таким образом, управление потоком электронов, летящих в пустоте, оказывается достаточно простым и делает лампу весьма ценным прибором для научных исследований и устройств автоматизации. ф 3.3. Ионные приборы В вакуумных электронных приборах плотность газа очень мала и вероятность столкновения электронов с молекулами газа редка. В ионных приборах, наоборот, плотность газа большая и вероятность столкновения электронов с молекулами газа велика. Первичный электрон, имеющий достаточно большую кинетическую энергию, при ударе об атом газа отрывает от него один из валентных электронов внешней электронной оболочки, т.
е. ионизирует Е Ф этот атом. Вторичный электрон, полученный в результате ионизация, также г принимает участие в электропровод- — -1 ности газа. Электрически нейтральный Ю, х а атом после ионизацни становится поло- Еа ' жнтельным ионом. Ток в газе представляет собой движение электронов против электрического поля н движение положительных ионов в обратном направлении, т. е.
вдоль поля. Масса иона втысячи раз больше массы электрона, поэтому ионы движутся значительно 4 медленнее, чем электроны. Носители (2 ( зарядов, которые так же, как и ней- а тральные элементарные частицы, ведут 0~ и, себя аналогично упругим шарикам и, кроме направленного движения в элек- Рис. З.й тричсском поле, движутся во всех возможных направлениях вследствие действия тепла. Пусть стеклянная колба с двумя впаяными плоскими электродами наполнена нейтральным газом. Присоединим через сопротивление г к одному электроду (аноду) положительный зажим источника Е, а к другому электроду (катоду) — отрицательный зажим того же источника и будем увеличивать Е (рис.
3.5, а). Вследствие космического излучения и наличия следов радиоактивных элементов, имеющихся повсюду, образуется начальная ионизация газа в колбе. Ток начальной ионизации очень мал н составляет доли микроампер. Падение напряжения г1, мало, напряжение О, между электродами практически равно напря- женив источника (рис. 3.5, а). В точке 1 кривой (рис. 3.5,6) достигается насыщение потому, что все носителя увлекаются полем на соответствующие электроды. В точке 2 ток начинает возрастать, так как вторичные электроны, получившиеся в результате ионизации атомов, разгоняются в электрическом поле настолько сильно, что сами вызывают ионизацию.
На участке 0 — ! — 2 — 8 ток мал, газ не светится, поэтому разряд называется яемьовым. Этот вид разряда применяется для газового усиления внешним фотоэффектом токов фотоэлементов. В точке 8 при напряжении зажигания и, происходит лавинообразное нарастание тока, т. е.
зажигание газового разряда. После момента зажигания ток стремится беспредельно увеличиваться без увеличения напряжения. Но в результате падения напряжения на последовательном сопротивлении г ток скачком переходит из точки 8 в точку 4. На участке 8 — 4 — 5 — 6 величина тока достигает порядка десятков миллиампер, и пространство между электродами начинает светиться.
Поэтому разряд называется тлеющим. Часть поверхности электродов, соответствующая участку 4 — 5, светится. В этом случае плотность тока и напряжение между электродами У„постоянны. Этот участок используется в газовых стабилизаторах напряжения, На участке 5 — 6 вся поверхность электродов также светится, однако плотность тока и анодное напряжение не постоянны. Этот режим применяется в источниках света тлеющего разряда. В точке 6 катод под влиянием ионной бомбардировки нагревается, при этом резко увеличивается число электронов вследствие термоэлектронной и автоэлектронной эмиссии катода. Ток скачком переходит в точку 7 и увеличивается до десятков ампер я выше. Анодное напряжение 11 „„мало (15 — 17 в). На участке 7 — 8 существует дуговой разряд, отличающийся малым падением напряжения и большой плотностью тока.
Дуговой разряд применяется в газотронах (газовых диодах), тиратронах (газовых триодах) и ртутных выпрямителях. На рис. 3.5 кривые 0 — 1— — 2 — 8, 8 — 4 и 7 — 8 имеют масштабы, отличающиеся приблизительно в 1000 раз. Как правило, ионные приборы работают с большими к.п.д.
и большими токами. У них напряжение между электродами мало, а внутреннее сопротивление значительно меньше, чем у электронной лампы. Это происходит потому, что в ионном приборе имеются носители зарядов обоих знаков. После зажигания ионный прибор можно погасить, только отключив источник анодного питания. С помощью управляющей сетки можно управлять лишь моментом зажигания тиратрона и нельзя плавно изменять анодный ток. Последнее свойство является существенным недостатком ионных приборов. й 3.4. Фотоэлементы с внешним фотоэффектом где 14« — фототок, мка; А — интегральная чувствительность, постоянная для данного фотоэлемента;  — световой поток, лм, Согласно закону Эйнштейна, энергия кванта света затрачивается на вырывание электрона с поверхности катода, т. е.
на преодоление работы выхода; остаток энергии кванта проявляется в виде кинетической энергии эмиттированного электрона. Этот закон выражается следующим уравнением: Ьт=ш, + — то', (3.7) где й — постоянная Планка; т †часто света; ш, †рабо выхода электрона с поверхности т †мас электрона; а †скорос эмиттированного электрона. Частота света связана со скоростью света и соетношением: фотокатода; длиной волны (3.8) Уравнение (3.7) указывает, что существует максимальная длина волны света Х, («красная граиицаь), на которой происходит фотоэффект: свет с длиной волны, большей Х„имеет энергию кванта, которая меньше работы выхода, и поэтому такой свет не вызывает фотоэффекта.
Основной параметр фотоэлемента — его интегральная чувствительность, равная, согласно (3.6), А = — мк%м. ~ээ Р ,Внешним фотоэффектом называется явление, связанное с вырыванием электронов с поверхности металла при падении света на эту поверхность. Это явление используется в фотоэлементе, представляющем собой откачанную стеклянную колбу, содержащую два электрода: анод и катод. Фотокатод имеет малую работу выхода.
Фотоэлектронная эмиссия подчиняется некоторым основным законам. Закон Столетова утверждает, что число электронов, вырываемых светом в единицу времени из поверхности катода, прямо пропорционально интенсивности лучистой энергии (при постоянном спектральном составе). Другими словами, приращение фото- тока пропорционально световому потоку: Iв,=АР, (3.6) Световой поток, падающий на колбу фотоэлемента, (3.10) где 5 — площадь диафрагмы, установленной перед фотоэлементом, сл; 1„— сила света источника, са; ! — расстояние от центра нити источника света до диафрагмы фотоэлемента, м.
Интегральная чувствительность вакуумного серебряно-кислородно-цезиевого фотоэлемента равна 5 — 25 мка1лм; вакуумного сурьмяно-цезиевого фотоэлемента †80 †!20 мка1лм. $ 3.5. Полупроводниковые приборы Отличительными особенностями полупроводниковых приборов являются малые габариты (1О ' — !О ' см') и вес (1,5 10 '— — 3,5 г), а также малое потребление мощности (!О ' — !О ' вт). Они выдерживают ускорения до 20000 д, не имеют накала и сразу начинают работать после включения напряжения питания. Как известно, атом состоит из ядра, имеющего положительный заряд, и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. Часть этих электронов, называемых валент- ными, слабо связана с ядром и относительно легко покидает атом при воздействии на атом сильных полей или при столкновении атома с элементарными частицами, электронами, фотонами и др.
Валентные электроны, покинувшие атомы, перемещаются в промежутках между атомами твердого тела под влиянием электрического поля. Количество свободных носителей зарядов в единице объема твердого тела определяет величину его электропроводности. Электропроводность полупроводников объясняется с помощью зонной теории.
В квантовой механике доказывается, что каждый электрон в твердом теле имеет свой уровень потенциальной энергии. Количество уровней потенциальной энергии электронов в твердом теле равно количеству находящихся в нем электронов. Существуют «запрещенные» уровни потенциальной энергии, на которых электроны никогда не могут находиться. Уровни потенциальной энергии валентных электронов, не покинувших атомов, находятся в «валентной зоне» (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
