Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники (1972) (1095872), страница 54

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

Текст из файла (страница 54)

Зависимость тока эмиссии от напряжения накала (напряжение на зажимах катода), т. е. 1, = 1 (Уа), называется ам и се но н но й х а р а к те р исти ко й(рис. 138). При малых напряжениях накала ток накала и температура Рис. 13-3. Накальная характеристика катода Рис. 13-8. Змиссионная харахтеоистиханатода. 328 катода малы и эмиссии нет. При некотором начальном значении напряжения У„температура катода становится достаточной для термоэлектронной эмиссии и появляется ток эмиссии, который быстро растет с увеличением напряжения У„.

Зависимость тока накала от напряжения накала, т. е. 1„= 1 (У„), называется накальной х а р а к т ер и с т и к о й к а т о д а (рис. 13-9). Увеличение, напряжения У„вызывает увеличение тока накала и температуры катода. При этом происходит увеличение его сопротивления, так что рост тока накала с увеличением напряжения У„замедляется. Основные свойства катода характеризуются его параметрами: 1.

Эмиссионная способность катода определяется удельной эмиссией или плотностью эмиссионного тока 1, (13-9) при номинальной температуре катода. Она у современных катодов имеет значение порядка сотен миллиампер на квадратный сантиметр. 2. Удельная мощность накала — это мощность накала катода, отнесенная к 1 смт его поверхности, т. е.

р" = вч= З . (13-1 1) Из мощности Р„, расходуемой на нагревание катода, только 2 — 3% превращается в кинетическую энергию электронов, покидающих катод, а остальная часть рассеивается в окружающую среду излучением и теплопроводностью. 3. Эффективность или экономичн о с т ь катода определяется отношением эмиссионного тока,к мощности нагревания катода, т. е. (13-12) Чем больше эмиссионный ток, приходящийся иа каждую единицу мощности накала катода, тем больше эффективность катода. У современных катодов эффективность изменяется от единиц до сотен миллиампер на ватт. 4.

Рабочая температура у различных катодов имеет значение от 600 до 2 400 'С. Повышение температуры катода вызывает увеличение эмиссии, повышение эффективности и уменьшение срока службы катода. 5. Долговечностью катода или срок о м с л у ж б ы его называется время, в течение которого эмиссионный ток уменьшается на 20вт от своего. номинального значения. Долговечность катодов составляет около 1 000 ч.

61 Тнкы термевкектреннык квтедев Выше (~ 13-4) уже отмечалось, что материал катода должен обеспечить малый потенциал выхода и выдерживать высокую температуру. Последнее обстоятельство требует изготовления катодов из тонкой проволоки, обладающих достаточной прочностью при высокой рабочей температуре катода. Одним из таких металлов является вольфрам с потенциалом выхода 4,4 В, с температурой плавления 3 500 'С и рабочей температурой 2 300 'С. Удельная эмиссия вольфрамовых катодов 0,3 — 0,7 А~смт, эффективность не превышает 15 мА!Вт, а долговечность около 1 000 ч. 329 Низкая эффективность вольфрамового катода делает его применение весьма ограниченным.

Устойчивость (неизменность по времени) его эмиссии и сзойкость к ударам ионов (к ионной бомбардировке) обеспечивают применение вольфрамовых катодов в мощных и в высоковольтных лампах, а также в специальных электро- метрических лампах. Значительно меньший потенциал выхода по сравнению с катодами из чистых металлов имеют п л е н о ч н ы е к а т о д ы, у которых поверхность основного металла покрыта тончайшей (одпоатомной) пленкой другого металла с меньшей работой выхода. Например, одноатомный слой бария йр, = 2,1 В), нанесенный на вольфрам (~, = 4,4 В), уменьшает потенциал выхода Апаны бария до 1,44 В. Это объясняется О+Я~О+О+О+О+О+ тем, что при таком покрытии (рис. 13-10) атомы бария полярнзуются. ОтрипательКерн иа баларрама иые заряды, смещаясь, образуют внутреннюю пленку, а положительные — наружнук>, сияй слой, ооразоааппый поляризоааппыми атомами бария.

т.' е. образуется двойной элек- трический слой. Внутри слоя электрическое поле найравлено внутрь, следовательно, для выходящих из металла'электронов поле является ускоряющим, что и приводит к уменьшению работы выхода. Следователыю, для получения нужной эмиссии требуется меньшая температура катода. Такие пленочные катоды называются активированными.

Б а р и е в ы й к а т од имеет наибольшую эффективность до 150 мЛ!Вт и наиболее низкую рабочую температуру около 600 'С, долговечность его составляет 1 500 ч. Бариевый катод пе может работать при высоком аиодном напряжении, так как он чувствителен к ионной бомбардировке. Бариевые катоды изготовляются только прямого накала'. Наибольшее распространение получили о к с и д и ы е к а т о д ы — полупроводниковые с активным слоем более значительной толщины, чем у пленочных катодов.

Этот катод состоит из вольфрааювого или никелевого стержня (керна), на который наносится оксидпый полупроводниковый слои, состоящий из смеси окисей бария, стронция и кальция с вкрапленными атомами металлического бария. Оксидный катод имеет большую эффективность до 100— 150 мА'Вт, низкую рабочую температуру 700 — 900"'С и большую долговечность, исчисляемую несколькими тысячамп часов. Катод прямого накала представляет собой более или менее тонкую вольфрамовую проволоку (нить) или ленту, нагреваемую проходящим по ней током накала.

При малой длине нити она натягивается пружинкой между двумя держателями, при большей длине ей придают У- или %-образную форму или выполняют в виде цилиндрической спирали. Катоды мощных приборов изготовляются, из ленты, которой придают волнообразную или спиральную форму (рис. 13-11), Рвс. 13-11, Устройство катодов. а — полного накала.; б — кеененнего накала. Преимуществом катода прямого. накала является простота устройства и малая мощность накала. К недостаткам этих катодов относится колебание (пульсация) температуры катодов с малой тепловой инерцией при питании их переменным током, так как мгновенное значение тепла, получаемое катодом, изменяется пропорционально квадрату мгновенного значения тока.

Эти колебания температуры вызывают и соответствуюшие колебания (пульсации) электронной эмиссии. Крометого, в катодах прямого накала прохождение тока накала вызывает изменение потенциала по длине катода. Следовательно, отдельные точки катода находятся под различными анодными напряжениями, что при питании катода переменным током приводит к колебаниям аноднаго тока. 331 В катодах косвенного накала источник электронов— катод электрически изолирован от нагревателя. Поэтому недостатки, свойственные катодам прямого накала, у него отсутствуют.

Наиболее распространенный подогревный катод представляет собой вольфрамовую спираль, изолированную слоем алунда (окись алюминия Л1,0,). Она расположена внутри никелевого цилиндра, покрытого снаружи топким оксидным слоем, с поверхности которого происходит эмиссия электронов. Подогреватель, имеющий два вывода, изолирован от никелевого цилиндра, имеющего третий вывод, .так что все точки поверхности катода имеют один и тот же потенциал. Подогревный катод обладает значительной массой, большой тепловой инерцией и большой мощностью накала. Эффективность такого катода составляет 30 — 35 мА!Вт, т.

е. значительно меньше, чем у катодов прямого накала. Вследствие большой тепловой инерции подогревные катоды не дают пульсации тока эмиссии при пятании подогревателя переменным током. По той же причине время разогрева составляет несколько десятков секунд, т, е. значительно больше, чем у катодов прямого накала. тЭ-6. Даукэлелтродлые электронные лампы— диоды в) Устройство н врницни двйствнв диодов Д и о д представляет собой простейшую электронную лампу, имеющую два электрода — катод и анод. Диод имеет металлический, керамический или стеклянный баллон, в котором создан высокий вакуум (1О ' Па = =10 ' мм рт.

ст.). В баллоне укреплены два электрода (рис. 13-12). Анод Я из никеля имеет цилиндрическую или иную плоскую форму. Внутри анода расположен катод К прямого или косвенного накала, устройство которого рассмотрено выше. Выводы электродов или присоединяются к штырькам, впрессованпым в пластмассовый цоколь лампы, или выводятся непосредственно через стекло колбы. Анод соединен с одним штырьком. Катод прямого накала соединен с двумя штырьками, катод косвенного накала — с тремя. У высоковольтных диодов вывод от анода часто располагается в верхней части лампы (рис.

13-12). Условные обозначения на схемах диодов с катодами прямого и косвенного накала показаны на рис. 13-12. 332 тнатИ) латой йрарад- нмй Рис. 13.!3. Схемы вндючеиин диода. а — анодеое напряженое пряное; б — аяодяое напраженае обратное, пе ускоряющим, а тормозящим, и под действием его электроны, покинувшие катод, вернутся на него обратно и тока в анодной цепи не будет'.

Характеристики

Список файлов книги