Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 27
Текст из файла (страница 27)
2. Подстановка численных значений в выражение для плотности пространственного заряда; 4(~;,1 -у,' во 9( 4 дает р = -8,85! 0-~'- 4 ! 9.100 2" ~.10~, илн р = — 6,25х10' Кл!и'. 3. Подставим теперь численные значения в выражение лля Е: у' Е= — —," х ' = — 4 ! 3.(100 ! 1) (1 ! 2' ') 1О =- — (400 ! 3) 1,26 1О = — 10,6 кБтм. =-з,1:, 4, Плотность тока определяется как.! = д!у, где о = 291'! т, М вЂ” плотность электронов.
,2 Подставляя в (4,1.2) и интегрируя, получим 4 приборы и устройства вакуумной электроники Подставляя численные значения в выражение для г, получаем 139 ,У= — а„— —" =2,33.10 1О =23,3 А(м~. пг~ г4г! Вычислим значение скорости электрона в точке, одинаково удаленной от анода и ка- тода: 2д 1'„' 3г 92 1,2б 10п 100 г м П т 17гг 27г 1,588 Решение При решении задачи пренебрегаем действием пространственного заряда, образуемого электронами. Тогда распределение потенциала в системе будет аншюгично тому, которое изображено на рис.
4.30, б. Электрон, эмитированный из катода, совершает колебательные движения вокруг положи- тельной сетки. Его левая точка возврата будет находиться у поверхности катода, а правая точка возврата — в том месте, где потенциал пространства становится равным нулю. 1. Геометрическая прозрачность сетки составляет Л вЂ” З 9 = — = 92% . Л Полагаем, что при однократном прохождении электронного потока сквозь сетку проходит 92% всех электронов, а захватывается 8%. Таким образом, за первое колебание сквозь сетку пРойдет и, элеьтРонов, за втоРое — ногй за тРетье — лог( и т. д. -! ггоч 61 Рис.
4.30. схема триода (а1 и распределение потенциала (01 4.2. Движение электрона в триоде с положительной сеткой П Имеется плоская трсхэлектродная система, состоящая из катода К, сетки с и анода А (рис. 4.30, и). Сетка состоит из параллельных проволочек диаметром Я = 1О ' м, натянутых на расстоянии Л = 1,25х10 ' м врут от друга. Г!отенциал сетки (/, = 200 В, потенциал анода (/е= — 80 В. Расстояния 4„, и гьи равны бх10 м и 10"г и, соответственно.
Установить характер движения электронов, определить, сколько колебаний в среднем совершит один электрон, и вычислить период его колебаний. Часть /. Вакуумная н плазменная электроника Суммируя эту геометрическую прогрессию лля лг = ег и разделив сумму на число элек- тронов, получим, что один электрон совершает в среднем Л' прохождений сквозь сетку: У„, =12,5 раз. ггг 1 г/ 2. Период колебания электрона равен Т = 2/т~,, г- тезы где ты и тя,— время пролета электрона в пространстве "катод — сетка" и "сетк 1 анод", соответственно. 2г/и т,= М ; пг' /,1 2/ (гги„1 Расстояние / определяем из простых геометрических соображений. [/я /= г/тя "' //к — 1/„ /г + ~" .
6 1О ' ч-1О г =6 25 10' =.6,25х10ч с, 6 1О'ч/200 1, 200 ч- 80/ 14.35 Отражательный кпистрон Электрон, имеющий скорость т„пролетает через сетку и попадает в область тормозящего однородного поля. Вычислите время пролета электрона между первым и вторым прохождением его через сетку. С помощью графиков обсудите способ, позволяющий использовать упомянутый выше процесс в отражательном клистроне для генерации СВЧ-мощности. Решение Как только электрон попадает в тормозящее поле, он начинает замедляться и его ускорение имеет отрицательный знак: а= — — Е лг Время пролета электрона между первым и вторым прохождением через сетку определяет ся из уравнения движения с ускорением 1 аг' 5'= ш+— 2 2 4 )7риборы и устройства вакуумной электроники 141 1) этом случае Ь' = О, р = ии а = — уд ) т ) Е.
Следовательно, 14 у) = — бл, о 2ю откуда 2готл у=в г)Е Па рис.4.31 показано устройство отражательного клистрона. Г!олый резонатор служит как входной, так и выходной цепью. Электроны вылезают с катода и ускоряются напряжением виола. Рис. 4.31, Схема отражательного кпистроиа При прохождении обеих сеток резонатора скорости электронов изменяются (происходит модуляция скорости) под действием входного переменного напряжения, приложенного между двумя сетками резонатора. Затем электроны, изменив направление скорости в поле отражателя, который имеет значительный отрицательный потенциал по отношению к катоду, направляются обратно к резонатору и вновь пролетают через его сетки, Оба эти процесса, происходящие одновременно, создают эффект ~руппирования электронов, который можно пояснить с помощью рис. 4.32.
Линией Б (рис. 432, и) обозначена траектория электрона, который проходит через зазор не>аду сетками, когда потенциал между ними равен нулю. б) а) Рис. 4.32. Схема группироввиия электронов Часть !. Вакуумная и плазменная электроника Я~~ Системе электростатического отклонения в электронно-лучевой трубке Эыведите выражение для чувствительности к электростатическому отклонению элек- .Ронно-лучевой трубки. Изложите требования для получения высокой чувствительности.
'ассчитайте чувствительность к электростатическому отклонению электронно-лучевой рубки из следующих данных: потенциал на последнем от катода аноде равен 2 кВ; от- глоняющая система представляет собой пару паратлельных пластин длиной 20 мм, рас- юложенных на расстоянии 5 мм; расстояние от точки, расположенной в середине между тластинами, до экрана составляет 0,25 м. Зри какой частоте переменного напряжения на отклоняющих пластинах чувствитель- юсть к отклонению будет равна нулю? эешение Электрон влетает в отклоняющую систему электронно-лучевой трубки из точки О со скозостью т, (рис.
4.33). Показано, что электрон притягивается к положительной пластине. Заметим, что горизонтальная компонента скорости не меняется, Полное расстояние, тройденное электроном в вертикальном направлении (ось у) за время г, в течение котоРого электрон находится между пластинами, определяется из уравнения г у = — а! 2 где а = (г! ! т1Вн ! = (х l 1„).
следовательно, 2 »= — Е (4.4 1) 2т УгО Отклонение у, межлу отклоняющими пластинами в точке б получается из уравнения (4.4 1) подстановкой к = !л У~ )а !' 2ш У'о (4.4.2) атем электрон движется по направлению к отражателю, замедляется и, в конечном счете, озвращается к сетке.
Этектрон, движущийся по траектории А, попадает в зазор, когда ютенциал между сетками положителен. Поэтому электрон проходит дальше в направле- щи отражателя до тех пор, пока не повернется к сетке. Электрон, движущийся по траек- ории В, входит в зазор, когда потенциал между сетками отрицательный, поэтому элек- рон пройдет меньшее расстояние по направлению к отражателю, прежде чем он повер- ,ет к зазору резонатора. Следовательно, как видно из графиков, каждый из этих лектронов может снова вернуться в зазор резонатора в один и тот я<с момент (происхо- 1ит группировка электронов), 1роходя через зазор, сгруппированные электроны вследствие индукции заставляют по- юсть резонировать, и таким образом энергия может передаваться во внешнюю цепь. На- гряжение на отражателе определяет фазу сгустков, тогда как частота сигнала, передавае- юго во внешнюю цепь, определяется размерами обьемного резонатора.
Ложно сконструировать отражательные клистроны, работающие до частот порядка ' 00 ГГц„при этом диапазон выходной мощности простирается от нескольких киловатт на гизкнх частотах до нескольких ватт на высоких. 4 у)риберы и устройства вакуумной электроники Рис. 4.33. Траектория электрона, движущегося между двумя параллельными пластинами, и последующая траектория электрона при движении к экрану Из рис. 4.
33 следует, что (4.4.3) и что при х = Ь та9= —. оу Нх (4.4.4) откуда находим е Е тв0 = — Š—. пт Ут~ Следовательно, е Е Ут = о уо (4.4.5) 1"одное отклонение 1е „Ез е еЕ, (Е (4.4.б) Из и Рисунка видно, что расстояние от нентра конденсатора до экрана равно (Е ! 2) ч- Я = В, а Ет= и!Ы, ДЕ 1 — разность потенпиалов между пластинами, гт — расстояние мсжлу ними. Из уравнения (4.1.4) имеем величину тока, ограниченного пространственным зарядом ез( ) 1 з 4 24 пт тм А 9 тп " йз где А — площадь электродов, г( — расстояние между ними.
Дифференцируя уравнение (4.4А) по х, получаем к(х е х — = — Е— Оу тп У то Часть !. Вакуумная и плазменная электроника 144 )1ачальная кинетическая энергия электрона равна х!хо ям„. Далее энергия приобретается в результате ускорения электрона за счет потенциала конечного анода 1х„: — тк = г!!',, 2 (4.4.7) Выражение (4.4.6) можно переписать в виде )х!.!3 21'„г! Чувствительность к электростатическому отклонению определяется как отклонен на 1 В: Следовательно, 1 !!! 2 )ху! Согласно условию задачи, 1х =2х10з В, А=-20х10 м, !3=0,25 м и т1=.
5х10 ' мм. Следовательно, ! 20 !О '.0,25 Л;,„„= —, — ', и! В = 0,25 мм!В. 2 2!Оз 510з Чувствительность к отклонению равна нулю, если время пролета электрона между пластинами равно периоду переменного напряжения, приложенного к пластинам. Время пролета т = 1,,' г„а из соотношения (4.4.6) находим , у' Нулевая чувствительность к отклонению получается, когда период переменного напряжения равен !. ! гь При этом частота определяется формулой Следовательно, у' Г= (2'! 76'!О' '2'!О ) =-1,33 10 Гц=1,33 ГГц. 20 10" При выводе этих формул мы предполагали, что электрон влетает в зазор между пласт!и нами в горизонтальном направлении и что поле однородно. Довольно очевидно, что если величины Л и !) настолько велики, насколько позволяет конструкция трубки, а 1'„ и г! достаточно мазы, то чувствительность будет высокой. Од- нако чтобы получить максимально возможную яркость пятна, значение ускоряющего потенциала )х„ должно быть большим. Следовательно, выбирая пралтические значения этих параметров, приходится идти на компромисс между противоречивыми требования- ми.
4 Г?риберы и устройства вакуумной электроники контрольные вопросы Ч.го такое элекзрошгыс лампы? Какие параметры триода вы знаете? Что такое клисзран? Опишите коне.рукцию клнстрона. 4 Перечисли ге преимущества клистропа перед лампами СВЧ-диапазона. Что такое лампа бегущей волны? Как она устроена? Что такое лалгпа обратнотз волны? Как опа устроена? Что такое приборы М-типа и челг они отличаются от приборов О-типа? Что такое магнетран'? Опишите конструкцию магнезрона. 9 Какие электронно-лучевые приборы аы знаете? Щ, Что такое кинескоп и как он устроен? Что такое иконоскоп н как он устроен? 12. Что такое виликон, и какие разновидности видиконов вы знаете? 13.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
