электровакуум.приборы (1084498), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

Различие по мощности обусловлено конструктивными особенностями электронных ламп. Критерием является максимальная допустимая мощность, рассеиваемая анодом лампы. Существуют лампы малой, средней и большой мощности. 4, По конструктивному оформлению лампы могут быть стеклянные, металлические, миниатюрные, сверхминиатюрные и т. д. 5. По частотному диапазону работы электронные лампы делят на низкочастотные, высокочастотные и сверхвысокочастотные.

В справочниках по электронным лампам применяется смешанная классификация по перечисленным признакам, показывающая конкретное назначение данного типа приборов. Например, существуют лампы для усиления напряжения низкой частоть2 в выходных каскадах, лампы дпя выпрямления высокого напряжения и т. д. Вместе с тем имеется ряд электронных ламп, не подходящих ни под один из приведенных признаков классификации, такие как механотроны (датчики механического смещения), электронносветовые индикаторы напряжения.

Каждыи тип электронных ламп имеет сокращенное условное обозначение, регламентируемое общесоюзным стандартом. Контрольные вояросы и задания 1. Какими достоинствами обладают электронные лампы? 2. Перечислите узлы и детали, из которых состоят электронные лампы; поясните их назначение. 3. Какие бьвают режимы работы электронных ламп? 4. Чем определяется значение допустимой мощности, рассеиваемой анодом электронной лампы? 5. Какими факторами ограничивается допустимая температура анода? 6. Перечислите основные классификационные признаки электронных ламп. Глава 7иесгая ЛВУХЭЛЕКТРОЛНЫЕ ЛАМПЫ ьд.

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ДИОДЕ Диодом называется простейшая электронная лампа, содержащая два электрода — анод и катод, Физические процессы в диоде удобно рассматривать с помощью потенциальных диаграмм, показывающих распределение потенциала в пространстве между электродами лампы. Лля простоты будем считать электроды диода параллельными бесконечными плоскостями. Если катод не нагрет и термозлектронная эмиссия с его поверхности отсутствует, то в пространстве между катодом и анодом не будет свободных носителей заряда — электронов.

При подаче на анод положительного напряжения относительно катода (потенциал катода принимается равным кулю) электрическое поле диода будет однородным, как в плоском конденсаторе. Вектор напряженности поля в любой точке пространства перпендикулярен электродам. Распределение потенциала между электродами будет линейным (рис. 6.1, кривая 1) . При нагреве катода возникает термоэлектронная эмиссия с его поверхности. Эмнттируемые катодом электроны через определенное время достигают анода. Таким образом в межлузлектродном промежутке возникает отрицательный объемный заряд, который приводит к понижению потенциала во всех точках пространства. Степень снижения потенциала определяется количеством испускаемых катодом электронов в единицу времени и скоростью их движения между электродами, Скорости электронов зависят, в свою очередь, от напряжения анода.

При невысокой температуре катода, а следовательно, небольшом количестве испускаемых в единицу времени электронов потенциал в междузлектродном пространстве, снижаясь„остается положительным. На электроны везде действует электрическое поле, ускоряющее их по направлению к аноду (рис. 6.1, кривые 2 и 3), поэтому все змиттированные катодом электроны достигают анода. Ток анода равен току эмиссии.

Когда температура катода достигает некоторого определенного значения, снижение потенпиала пространства достигает такой степени, что поле у поверхности катода становится нейтральным, т. е. потенциал равен нулю (рис. 6.1, кривая 4). При удалении от катода поле остается ускоряющим, т. е. потенциал пространства положительньй. Лальнейшее повышение температуры катода приводит к такой плотности объемного заряда, что потенциал пространства около катода, где скорость электронов мала, становится отрицательным по отношению к катоду (рис.

6.1, кривые 5 и 6) . В промежутке от поверхности катода до минимума потенциала на электроны, вылетающие из катода, действует тормозящее поле, а далее от минимума потенциала до ано- 73 Рис. бн. Распределение потенциала в диоде при различных температурах катода и постоянном анодном ныряжении жанни зависит глубина минимума потенциала, т. е. потенциальный барьер, который должны преодолеть электроны. Поэтому значение анодного напряжения определяет количество электронов, прошедших минимум потенциала и составивших анодный ток диода.

Такой режим работы лампы называется режимом ограничения тока объемным зарядом ипи просто режимом обьелтного заряда. В режиме объемного заряда анодньй ток слабо зависит от температуры катода. Таким образом, режим работы диода определяется значением анод- ного напряжения и температурой катода (или напряжением накала). Переход из одного режима в другой может быть вызван изменением любого из указанных параметров. Однако напряжение накала обычно является фиксированным для каждой лампы, поэтому считают, что режим работы диода зависит только от значения анодного напряжения. В подавляющем большинстве случаев в диодах используется режим объемного заряда. Рис. б.2. Распределение потенциала в диоде прн различных анодных напряжениях и постоянной температуре катода да — ускоряющее Для того чтобы змиттированным катодом эле нам попасть в область ускоряющего поля, а затем на анод, им необходимо сначала преодолеть тормозящее поле объемного заряда.

Вылетающие из катода электроны имеют различную начальную кинетическую энергию, и только часть из них в состоянии преодолеть возникший потенциальный барьер. Остальные электроны возвращаются на катод. Анодньй ток в этом случае составляет только часть тока эмиссии. При постоянной температуре катода, а следовательно, постоянном токе эмиссии катода распределение потенциала между электродами зависит от анодного напряжения (рис. 6.2). Из сравнения рис. 6.2 и 6.1 видно, что здесь также имеют место два случая.

Первьй — поле во всем пространстве между электродами ускоряющее (кривая 4). Потенциал всех точек междуэлектродного промежутка положительный. Второй — в пространстве между электродами имеется область с отрицательным потенциалом. Поле от катода до минимума потенциала тормозящее, а от минимума до анода ускоряющее (кривые 1, 2). Переход от первого случая ко второму (кривая 3) происходит при определенном анодном напряжении ба „„. В первом случае ток анода не зависит от значения анодного напряжения, он равен току эмиссии катода, т. е. определяется его температурой.

Такой режим работы диода называется режимом ограничения тока температурой катода нли режимом иась«игпния. Во втором случае наблюдается резкая зависимость тока анода от анодного напряжения. Это объясняется тем, что от анодного напря. 74 б.2. СГАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ДИОЙА Физические процессы в диоде, рассмотренные в предыдущем параграфе, позволяют легко объяснип закономерности основных характеристик прибора. На рис. 6.3 приведено семейство эмиссионных характеристик, представляющих зависимость анодного тока диода от напряжения накала 1, = 7 (Ц,) при неизменном для каждой отдельной характеристики анодном напряжении.

При небольших напряжениях накала (до 17и', Ц, и У„) диод работает в режиме насьпцения и все эмиттированные катодом электроны попадают на анод, т. е. 1, = 1,. Анодный ток растет при увеличении напряжения накала по закону, определяющему зависимость тока эмиссии от температуры катода. При напряжениях накала, превышающих 11„, (7„а и 0„"', диод переходит в режим объемного заряда, характеризующийся слабой зависимостью тока анода от напряжения накала, т. е.

1, < 1,. Увеличение анодного напряжения приводит к увеличению значения напряжения накала, при котором происходит переход диода в режим объемного заряда. Основной характеристикой диода является зависимость анодного тока от анодного напряжения при постоянном напряжении накапав анодная характеристика 1, = 1'((7а). Анодный ток диода связан с напряжением анода законом степени трех вторых.

Дпя вывода этого закона необходимо ввести некоторые упрощающие задачу предположения. Катод и анод считаем плоскими параллельными безграничными пластинами, что позволяет пренебречь краевыми эффектами и поле между электродами считать однородным. Предполагаем, что катод находится в области минимума потенциала.

Тогда напряженность электрического поля около катода равна нулю. Скорость 75 га Интегрируя от О до х, получаем — = 4 — — У. (6.4) — т/О = 2т/Цее т/ псе/ге х. 3 ; — дз!г 4е зс / = — // — ' —. 9 те У = 2,33 . 10 е Уз!т/хт. (6.5) (6.3) 77 с,"' с," рис. 6.3.

Семеистао эмиссионных характеристик лиона электронов в области минимума потенциала меньше начальных скоростей электронов при термозлектронной эмиссии, поэтому их для удобства будем считать также равными нулю. с„и.и. и. В большинстве режимов работы диодов расстояние от минимума потенциала до катода гораздо меньше междуэлектродного расстояния, а глубина мийимума по абсолютному значению существенно меньше анодного напряже- ниЯ, поэтомУ считаем х, — хтьт х, и Уе — Ц„ти т Ц,. Электрическое поле между плоскими электродами„находящимися в вакууме при наличии объемного заряда, описьвается уравнением Пуассона с1т О/АР = — р/ео, (6.1) где р — плотность объемного заряда; ео — электрическая постоянная. Известно, что плотность заряда связана с плотностью тока следующим соотношением: где т — скорость носителей заряда — электронов.

Характеристики

Список файлов книги