И.П. Жеребцов - Основы электроники (1115520), страница 108
Текст из файла (страница 108)
Поэтому были разработаны приборы, сочетающие в себе достоинства магнетронов и ламп бегущей илн обратной волны. Широкое применение получили ЛБВ и ЛОВ М-типа (ЛБВМ и ЛОВМ). На рис. 25.18 изображена схематически ЛБВМ плоской конструкции. Электроны, эмитированные накаленным катодом К, попадают в постоянное электрическое поле напряженностью Ен созданное напряжением управляющего электрода УЭ, и в постоянное магнитное поле с индукцией В, созданное внешней магнитной системой, не показанной на чертеже. Под действием этих двух полей электронный поток искривляет траекторию и движется к коллектору К' в пространстве взаимодействия между замедляющей системой ЗС и «холодным» катодом ХК. Как видно, у ЛБВМ «холодный» катод находится в том месте, где в магиетронах расположен на- Рис.
25.!9. Принцип устройства цилццдри- Рис. 25.20. Принцип устройства амцлитрона ческой ЛБВ М-тица 342 каленный катод. Замедляющая система находится под постоянным положительным потенциалом относительно этого катода. Поэтому на электронный поток действует поперечное постоянное электрическое поле напряженностью Е и постоянное магнитное поле с индукцией В. Двигаясь в этих скрещенных полях, электронный поток передает часть энергии электромагнитной волне, распространяющейся от входа к выходу, т. е.
происходит усиление. Для устранения возможности самовозбуждения в замедляющей системе находится поглотитель П. Коэффициент полезного действия ЛБВМ при большом входном сигнале может быть 50 — 70%, а коэффициент усиления доходит до сотен. В непрерывном режиме работы ЛБВМ имеет выходную мощность до нескольких киловатт, а у импульсных ЛБВМ она может составлять несколько мегаватт. В настоящее время ЛБВМ используются главным образом как мощные выходные усилители. Вариант устройства ЛБВМ цилиндрической конструкции показан схематически на рис. 25.19.
На нем сохранены обозначения, бывшие на рис. 25.18. Аналогично ЛБВМ устроены ЛОВМ, которые могут быть усилительными илн генераторными. В этих лампах выход расположен вблизи накаленного катода. Электронный поток взаимодействует с волной, распространяющейся ему навстречу. Усилительные ЛОВМ имеют вход и выход, а в генераторных ЛОВМ имеется только выход и около коллектора помещен поглотитель, Выходная мощность генераторных ЛОВМ при непрерывной работе достигает нескольких десятков киловатт в дециметровом диапазоне и сотен ватт — в сантиметровом; КПД составляет 50 — 60 7м Возможна электронная перестройка частоты путем изменения ускоряющего напряжения 11, 25.6. АМПЛИТРОН И КАРМАТРОН Представители приборов М-типа, сочетающие в известной степени принципы работы магнетрона и ЛОВМ,— амплитрон и карматрои.
В отличие от ЛОВМ они имеют такой же накаленный цилиндрический катод, как и магнетрон. Усилительный прибор амплитрон показан схематически на рис. 25.20. Он имеет замедляющую систему в виде цепочки резонаторов, но в отличие от магнетрона эта цепочка разомкнута и в анодном блоке образованы вход и выход. Чтобы устранить возможность самовозбуждения колебаний л-вида (как в магнетроне), в амплитроне делают обычно нечетное число резонаторов.
Так же, как и в магнетроне, возникает замкнутое вращающееся электронное «облачко», которое взаимодействует с движуШейся навстречу электромагнитной волной. При передаче энергии электронов этой волне происходит усиление колебаний. ГЛАВА ДВАДЦАТЬ ШЕСТАЯ НАДЕЖНОСТЬ И ИСПЫТАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ 343 Амплитроны применяются в качестве усилителей сравнительно мощных сигналов; КПД амплитронов не менее 55;,', а в мощных и сверхмощных приборах достигает 85;~. В непрерывном режиме амплнтроны дают выходную мощность до 500 кВт, а в импульсном — 10 МВт и даже больше. Коэффициент усиления — десятки.
Относительная ширина полосы частот 5 — 10 /. Анодное напряжение — единицы или десятки киловольт, а ток аыода — десятки ампер. Кармаврон — прибор, предназначенный для генерации колебаний. Он имеет такое же устройство, как и амплитрон, но вместо входа — согласованную нагрузку. Выходная мощность и КПД такие же, как у амплитроыов.
26,1. НАДЕЖНОСТЬ И ИСПЫТАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ При правильной эксплуатации исправные полупроводниковые приборы имеют высокую надежность, характеризующуюся интенсивностью отказов 3.= = 10 т ь10» ч '. Изображенная на рис. В.1 кривая интенсивности отказов в зависимости от времени для полупроводниковых приборов имеет горизонтальный участок протяженностью в десятки тысяч часов. Такая надежыость значительно выше, нежели у ЭВП.
Внезапные отказы у полупроводыиковых приборов возникают главным образом за счет пробоя н — р-переходов, обрывов и коротких замыканий выводов. Эти отказы обычно составляют не более 20;Г всех отказов. Значительно чаШе происходят постепенные отказы, которые у транзисторов бывают из-за постепенного уменьшения коэффициента усиления тока, увеличения начального Для генерации более стабильных по частоте колебаний используют амплитрон в сочетании с высокодобротным внешним резонатором, включенным на вход амплитрона, и некоторыми дополнительными приборами. Получающееся при этом более сложное устройство названо стабилотроном. В нем генерируются колебания с высокой стабильностью частоты, причем возможна перестройка частоты примерно на 10 У.
Мы познакомились с важнейшими типами электронных приборов СВЧ. Кроме них разработаны многие другие приборы, имеющие пока не такое широкое применение. обратного тока коллекторного перехода, увеличения коэффициента шума. Иногда наблюдается временная нестабильность параметров. Наиболее часто сыижается надежность от перегрева. Повышение температуры — главный «враг» полупроводниковых приборов. Поэтому надо всегда стремиться понижать температуру корпуса приборов, особенно мощных, которые нагреваются наиболее сильно.
В частности, следует по возможности эксплуатировать приборы в облегчеыыом режиме. Во многих случаях надежность можно существенно повысить с помощью добавочных теплоотводов. Пример дополнительного радиатора, сделанного из полосок металла с отверстиями для транзистора или диода, приведен на рис. 26.1. Такой радиатор лучше всего делать из меди, алюминия или латуни„но можно использовать и сталь. Корпус транзистора или диода должен возможно более плотно прилегать к пластинам радиатора.
Увеличение числа пластин усиливает охлаждение. Поверх- Рис. 26.1. Радиатор из металлических пла- стин для транзистора ность радиатора желательно зачернить. Вредно влияет на надежность полупроводниковых приборов влага. Для борьбы с ней приборы помещают в герметичные корпуса, а сами полупроводниковые кристаллы покрывают тонким слоем какой-либо защитной пленки.
Хотя механическая прочность и вибростойкость полупроводниковых приборов велика, все же следует оберегать их от ударов и чрезмерных вибраций. Ранее уже указывалось, что полупроводниковые диоды и бнполярные транзисторы отказывают под действием зыачительного ионизирующего излучения. Зато туннельные диоды и полевые транзисторы обладают гораздо более высокой радиационной стойкостью. Для обеспечеыия надежности полупроводниковых приборов необходимо в процессе их эксплуатации соблюдать следующие правила: 1. Рабочие напряжения, токи и мощности не должны превышать максимальных допустимых.
Нельзя использовать приборы в режиме, когда одновременно два параметра достигают максимальных допустимых зыачений. 2. Транзисторы не должны даже короткое время работать с отключенной базой. Для увеличения стабильности их работы сопротивление цепи базы должно быть минимальным. 3. Желательыо снижать рабочую температуру прибора. Если она на 1О'С ниже предельной, то число отказов снизится вдвое. 4. Рекомендуется защищать прибор от перенапряжений. Для этого могут применяться схемы стабилизации напряжения питания. Недопустима подача питающих напряжений неправильной полярности.
5. Пайку выводов надо делать паяльником мощностью ые выше 60 Вт не 344 ближе 10 мм от корпуса в течение не более 5 с. При этом необходимо осуществлять теплоотвод между корпусом и местом пайки, например зажав вывод плоскогубцами или пинцетом. 6. Изгиб выводов можно делать не ближе 10 мм от корпуса. 7. Не следует располагать приборы вблизи нагревающнкся деталей. Желательно всегда обеспечить возможно лучший теплоотвод от корпуса прибора. 8.
Не рекомендуется крепить приборы только на выводах. 9. Недопустимо проверять полупроводниковые приборы при помощи таких омметров, которые могут создавать в приборе опасные для него токи или напряжения. 10. Для МОП-транзисторов опасен пробой диэлектрического слоя при возникновении на затворе заряда статического электричества. Поэтому затвор должен быть всегда заземлен по постоянному току или соединен с корпусом (непосредственно или через какой-либо резистор). Полупроводниковые приборы лучше всего проверить с помощью специальных испытателей, но часто приходится делать простейшую проверку и при отсутствии таких испытателей.
Например, полупроводниковые диоды проще всего проверить омметром (авометром). Необходимо измерить прямое и обратное сопротивление диода. Нормальное прямое сопротивление составляет десятки ом у германиевых диодов и сотни ом у кремниевых. Обратное сопротивление у германиевых диодов должно быть сотни килоом, а у кремниевых может достигать нескольких мегаом. У более мощных диодов прямое и обратное сопротивление соответственно меньше, нежели у маломощных. Вместо сопротивления возможно измерить прямой и обратный ток соответственно с помощью миллиамперметра и микроамперметра. Для того чтобы эти приборы не вышли из строя при пробое диода, последовательно в цепь обязательно надо включить ограничительный резистор. Его сопротивление определяется по закону Ома как Я„р — — ЕДмм, где Š— напряжение источ- ника и 2 „— максимальный ток, на который рассчитан измерительный прибор.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
