С.Г. Калашников - Электричество (1115533), страница 79
Текст из файла (страница 79)
Тогда на экране осциллографа вместо 9 ровной нулевой линии, видимой при отключенном усилите- Рис. «83. Схелсл для наблюдения ле, можно наблюдать совершен- »лектгв - вх флуктуация но хаотические колебания луча, вызванные флуктуациями напряжения. При нагревании сопротивления интенсивность флуктуаций увеличивается. Из сказанного ясно, что для усиления и регистрации электрического сигнала необходимо, чтобы он превосходил уровень собственных шумов усилителя или, по крайней мере, был сравним с ним.
В современных хороших ламповых усилителях минимальный сигнал, еще заметный на фоне шумов, может быть доведен до 10 7 В и ниже. 8 163. Вторичная электронная эмиссия Эмиссия электронов из металла наблюдается также при бомбардировке металла извне электронами.
Это явление «выбивания» электронов из металла получило название вшоричной электронной элеиссии. Его причина заключается в том, что приходящие извне электроны, проникая в глубь металла, передают электронам проводимости часть своей энергии. При этом некоторая доля электронов металла приобретает скорости, достаточные для преодоления поверхностного потенциального барьера, и вылетает из металла. Отношение числа выбитых вторичных электронов и к числу проникающих первичных не 7 = н(не называется коэффициенте и вторичной эмиссии. Он зависит от рода металла и скорости первичных электронов. С увеличением скорости первичных электронов коэффициент вторичной эмиссии сначала возрастает, затем достигает размытого максимума и снова уменьшается. Энергия первичных электронов, соответствующая максимальному 7, различна для разных металлов и имеет порядок сотен электронвольт.
380 ЗЛБКТРИЧБСКИБ ТОКИ В ВАКУУМБ ГЛ ХУ Значение у в максимуме для чистых металлов не превышает 2. Гораздо более сильная вторичная эмиссия наблюдается у МНОГИХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ, ДЛЯ КОТОРЫХ 7 а МОЖЕТ ДОСТИГатЬ 10 и более. Поэтому для получения сильной вторичной эмиссии употребляют сложные катоды (эмиттеры), состоящие из металлической подложки, на которую наносят слой полупроводника, и подвергают его соответствующей химической обработке. Таковы, например, применяемые на практике сурьмяноцезиевые эмиттеры, получаемые обработкой сурьмы в парах цезия; эмиттеры из арсенида галлия, покрытого тончайшим слоем окислов цезия, и другие.
Вторичная электронная эмиссия используется в электронных умножителях, предназначенных для усиления слабых электронных токов. Схема одного из типов умножителей показана на рис. 284. Умножитель представляет собой вакуумную трубку, в которой расположен ряд плоских конденсаторов и собирающий электрод (коллектор). Одна Комод Эммииеры Каллелтор из пластин каждого конден- сатора является вторичноРис. 284.
Электронный умиожитель с электронным эмиттером, а магнитным управлением другая служит лишь для создания электрического поля, ускоряющего вторичные электроны. Трубка помещается между полюсами постоянного магнита (на рисунке не показан), создающего магнитное поле, перпендикулярное к электрическому полю (перпендикулярное к плоскости чертежа). Если из катода (например, под действием света) вышло небольшое число электронов, то эти электроны будут ускоряться электрическим полем.
Благодаря магнитному полю траектория электронов искривляется, как показано на рисунке, и электроны попадут на первый змиттер. Здесь возникнет вторичная эмиссия, и с эмиттера выйдет электронный поток, более сильный, чем поток с катода. Этот усиленный поток отклонится магнитным полем ко второму эмиттеру и т.д. В результате электронный поток, приходящий на собирающий электрод, будет гораздо сильнее, нежели первичный поток, вышедший с катода, т.е.
Мы получим усиление тока с помощью вторичной эмиссии. Наряду с электронными умножителями с магнитным управлением применяют умножители с электрическим управлением, не требующие постоянных магнитов. Схема устройства и включения такого умножителя показана на рис. 235. Его действие понятно из рисунка. 381 1 164 многосвточные лАмпы В настоящее время электронные умножители применяются главным образом для усиления слабых фотоэлектрических токов.
Они находят успешное применение в астро- Эмиттерм физике для регистрации 1 1 слабого свечения звезд, а также в других областях науки и техники. ! Электронными умно- жителями токи могут усиливаться в миллио- Катод ны раз. Однако, как и в ламповых усилителях, усиление нельзя сделать произвольно большим. Рис. 285. Электронный умножитель с элекОно ограничивается те- трическим управлением ми токами, которые самопроизвольно возникают внутри умножителя, даже без воздействия света на фотокатод (темновые токи умножителя). Вторичная электронная эмиссия происходит не только при бомбардировке мишени электронами, но и при бомбардировке ее тяжелыми частицами — положительными и отрицательнымн ионами.
Вторичная электронная эмиссия, вызываемая положительными ионами, играет важную роль в некоторых формах газового разряда (см. гл. ХУ1). 8 164. Многосеточные лампы Наряду с трехэлектргщными электронными лампами (триодами) в современной радиотехнике широко применяются электроннь|е лампы, имеющие несколько сеток. Рассмотрим кратко, в чем заключается смысл применения дополнительных сеток.
В 6 161 мы видели, что усиление напряжения, даваемое триодом, тем больше, чем меньше проницаемость сетки Г1, те. чем меньше влияние лотенциала анода по сравнению с потенциалом сетки. Чтобы уменьшить влияние потенциала анода на ток лампы, между управляющей сеткой и анодом помещают вторую сетку, на которую накладывают положительный относительно катода потенциал, несколько меньший потенциала анода Такая лампа с четырьмя электродами, или тетрод, схематически изображена на рис.
286. Роль дополнительной сетки тетроРис. 286, Тетрод да заключается в том,. что она перехватывает часть линий напряженности поля, которые раньше достигали анода, т.е частично экранирует анод, отсюда эта сетка и получила название экранной сетки Экранная сетка вызывает то же 382 электгические тОки В ВАкууме ГЛ ХУ действие, что и уменьшение проницаемости управляющей сетки, и поэтому коэффициент усиления у тетрода при прочих равных условиях гораздо больше, чем у триода. Однако тотроды обладают тем недостатком, что в них может легко возникнуть вторичная электронная эмиссия с анода, вызванная бомбардировкой термоэлектронами В случае триода в обычном усилительном режиме сетка находится под небольшим (а часто и под отрицательным) потенциалом,поэтому электрическое поле возле анода направлено так, что возвращает вторичные электроны обратно в анод,и вторичная эмиссия непроисходит.
Она, впрочем, может возникнуть и в триоде, если на сетке имеется положительный потенциал, более высокий, нежели на аноде. В тетроде же возле анода имеется экранная сетка, все время заряженная положительно, и поэтому, если потенциал анода сделается ниже потенциала экранной сетки (что может легко произойти при наличии колебаний направления на аноде), в тетроде возникает вторичная эмиссия. В результате этого уменьшается анодный ток лампы и на вольт-амперной анодной характеристике тетрода появляются провалы, ухудшающие свойства тетрода (динатронный эффект) Для устранения динатронного эффекта в электронные лампы вводят еще одну сетку и располагают ее между экранной сеткой и анодом. Эту сетку, называемую защитной Р с 287 Пентод (или пРотиводинатРонной), соединают с. ка- тодом (рис.
287), так что между защитной сеткой и анодом образуется электрическое поле, тормозящее вторичные электроны и устраняющие вторичную эмиссию с анода Подобные лампы с пятью электродамп, или пентоды, имеют высокий коэффициент усиления, «гладкую» анодную характеристику и ряд других достоинств и поэтому широко применяются в современных радиотехнических схемах. й 165. Автоэлектронная эмиссия Эмиссия электронов из металлов происходит также под действием очень сильного электрического поля. Для наблюдения этого явления может служить хорошо откачанная трубка, содержащая два металлических электрода — катод и анод (рис. 288). В качестве катода применяют электрод с очень маленькой поверхностью (острие), а анод, напротив, делают большим.
В этом случае линии напряженности электрического поля сильно сгущаются возле катода, и напряженность поля у поверхности катода., даже при умеренных напряжениях, становится очень болыпой. Поясним это на примере. Пусть анод имеет форму сферы с радиусом Ь, а катод представляет собой маленький шарик с радиусом а, помещенный в центре сферы.
Тогда значение потенциала на расстоянии г от центра катода (вне катода) выражается формулой (24.2), а напряженность поля в этой точке равна и'(7 П 1 ,~„ы 4(о 7УЬ,.г 383 б 166 ИОНИЗАЦИЯ ГАЗОВ Полагая г = а и учитывая, что 6 Ъ а, находим напряженность поля у самой поверхности катода: Е, ГУ/а. Если, например, радиус катода а = 10 ~ мм = 10 ~ м, то уже при напряжении Г/ = 1000 В у катода будет громадная напряженность поля: 10 В/м.
Если постепенно повышать напряжение между катодом и анодом, то при напряженности поля у катода 101 — 106 В/м в трубке возникает слабый ток, который обусловлен электронами, испускаемыми катодом; сила этого тока быстро увеличивается с увеличением напряжения. Ток возникает даже р при холодном катоде, НОэтомУ Описанное ЯВле- ри, 28 С„,, н,б,„,ни, „„, „.,„,„ ние получило название холодной эмиссии (его называют также аегпоэлектронной эмиссией). При дальнейшем повышении напряжения катод начинает сильно нагреваться и испаряться и в трубке возникает газовый разряд. Возникновение автоэлектронной эмиссии объясняется тем, что сильное электрическое поле у катода изменяет потенциальный барьер на поверхности металла. Это изменение сводится, во-первых, к понижению высоты барьера (уменьшению работы выхода) и, во-вторых, к уменьшению толщины барьера.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
