Петров К.С. Радиоматериалы и радиокомпоненты (2003) (1152094), страница 84
Текст из файла (страница 84)
Результирующее электрическое поле определяется путем суммирования потенциалов внешнего поля и поля пространственного заряда (график 3 на рис, 10.1). Это поле на расстоянии г„от катода имеет минимум потенциала, абсолютное значение которого равно ~д ~. Величина потенциального минимума зависит от температуры катода и напряжения анода. 453 10.1. Вакуумные диоды Наглядное представление об околокатодном процессе дает рис. 10.2, где показаны зависимости М(и) и <р(х). При изменении температуры катода и анодного напряжения изменяется величина йг ~, а следовательно, величина катодного тока. В вакуумном диоде все электроны, преодолевшие потенциальный барьер ~гр ~, попадают на анод.
Следовательно, анодный ток равен катодному току, то есть 1, = г„. Рис. 10.2 Анодные характеристики Анодные характеристики диода характеризуют зависимость анодного тока г, от анодного напряжения и, при постоянном напряжении накала и„. На рис. 10.3 показаны потенциальные диаграммы для различных значений напряжения и,.
Если и„< О, то попасть на анод могут только те электроны, начальная скорость которых превышает величину и,. Такой режим называют режимам тока вылетла. Если и, = О, то существует некоторый начальный ток, создаваемый электронами, преодолевшими потенциальный барьер. Если и, > О, то существует реэсим пространственного заряда. В этом режиме по мере роста и, снижается потенциальный барьер зр ~ и возрастает ток 1,. Это основной режим работы диода. В этом режиме рост тока примерно подчиняется закону степени трех вторых: га = епз (10.4) Здесь я — коэффициент пропорциональности„зависящий от конструкции диода.
Ние. 1О.З Глава 10. Ва мная электроника Для цилиндрического диода я = 2,33.10 5, (10.5) .В2 Здесь 5, — площадь поверхности анода; р' — коэффициент, зависящий от отношения радиуса анода г, к радиусу катода г„ (чем меньше это отношение, тем больше коэффициент я). При достаточно больших значениях и, потенциальный барьер ~~р ~ исчезает. В этом случае все электроны, эмитированные катодом, попадают на анод, то есты„= 1,. Такой режим работы называется режимом насыщения.
На рис. 10.4 показаны анодные характеристики для двух различных напряжений накала и„. Чем больше и„, тем больше эмитируется электронов, тем выше потенциальный барьер ~д„~ и тем выше напряжение и„, при котором наступает режим насыщения. Практически все электронные лампы работают в режиме пространственного заряда, в котором анодный ток слабо зависит от напряжения накала. Рис. 10.4 10.2. Вакуумные триоды Вакуумный триод помимо катода и анода содержит сетку, выполненную в виде проволочной спирали и расположенную в непосредственной близости от катода.
Основное назначение сетки — воздействовать на тормозящий потенциал и управлять электронным потоком. Поэтому ее называют управляющей. Обычно на сетку подают отрицательный потенциал относительно катода, поэтому электроны на нее практически не попадают, Изменяя потенциал сетки, можно управлять количеством электронов, преодолевающих тормозящий потенциал ~р ~ и перемещающихся через просветы между витками сетки к аноду.
Электрическое поле в триоде Внешнее электрическое поле, так же как и в диоде, создается зарядами на электродах, появляющимися при подаче на электроды внешних напряжений, а поле 10,2. Вакуумные т иоды пространственного заряда создается объемным отрицательным зарядом и на- веденными положительными зарядами. Величина зарядов, создающих внешнее поле, определяется уравнениями у. = С..
( р. - р.) + С.. ( р. — р.); д,=С, (р,— р)+С,,(р,— р); (10.6) (10.7) о, = С„, (ср, — ср,) + С„, (ср„— ср,). (10.8) Если у„= О, то <р„= и„<р, = и„тогда д,=(с„,+ С, „)и,— С,,и,; о,= (С„+ С,,)и, — С,,и;, (10.9) (10.10) (10.11) Рассмотрим плоскую модель триода (рис. 10.5, а), полагая, что заряды у„у, и д„ равномерно распределены по поверхностям электродов.
Учтем, что потенциал любой точки разрядного промежутка определяется суммарным влиянием зарядов ~у„~у, и о„. Если о, = О, то распределение потенциала внешнего электрического поля аналогично распределению потенциала в диоде. Для того чтобы получить д, = О, на сетку надо подать напряжение и„, которое называется напряжением нулевого заряда.
Величина этого напряжения может быть найдена из (10.10) путем подстановки в него д, = 0: С, С, +С, (10.12) Если заряд сетки д, и О, то потенциал точек в околосеточном пространстве изменится, и поле окажется неоднородным, При у, < 0 потенциал просвета между проволоками сетки окажется выше потенциала проволок сетки, а при о, > 0 — ниже. Эквипотенциальные линии, соединяющие точки одинакового потенциала, при д, = 0 проходят параллельно плоскости катода, при д, < 0 они прогибаются вниз, а прн д, > 0 — вверх. При наличии объемного заряда снижается потенциал всех точек разрядного промежутка, и около катода образуется потенциальный минимум Рр ~. На рис.
10.5, б показаны потенциальные диаграммы для различных напряжений на сетке с учетом объемного заряда. Если и, = ио„то потенциальная диаграмма, характеризующая распределение потенциала по линии, проходягцей через середину просвета, проходит выше точки иа,. Если и, > им, то заряд сетки положителен, и потенциальная диаграмма по просвету проходит выше точки и, > ио,, Если и, < ио„то заряд сетки отрицателен, и потенциальная диаграмма проходит ниже точки и, < и .
На рис. 10.5, б представлены также потенциальные диаграммы при и, = 0 и и, < О. Из приведенных диаграмм следует, что изменение напряжения и, изменяет величину тормозящего потенциала ~~р„~ и катодного тока У„. На распределение потенциала влияет также анодное напряжение, но это влияние более слабое. Глава 10. Вакуумная элекФоника С А е К <О О (Ядр йз >рад Рио.
10.6 Действующее напряжение Эквивалентность полей эквивалентного диода и триода определяется при равен- стве зарядов, индуцированных на поверхностях катодов диода и триода. Заряд катода триода равен д, = -С, „и, — С„,и„ (10.13) где С, „— емкость сетка-катод; С вЂ” емкость анод — катод.
Заряд катода диода равен а„= -Си„, где С * С, „+ С„, — емкость анод — катод эквивалентного диода. (10.14) Для сравнительной оценки воздействия полей анода и сетки на потенциальный барьер ~<р„~ поле в околокатодной области можно рассматривать как поле, созданное некоторым сплошным электродом, расположенным в плоскости сетки. Иначе говоря, триод можно заменить эквивалентным диодом. Напряжение, приложенное к аноду эквивалентного диода, при котором поле в околокатодной области будет таким же, как и в триоде, называется действующим налряжением.
10.2. Ва ные т иоды Из равенства зарядов д, и г1, следуег. и,= '" и+ — и, = — и+ — и, С,„ (10,15) Введем обозначение: (10.18) Тогда и, = — (и, +Ри,). 1 1+Р (10.17) Величина Р называется нроницаемастью сетки. Она характеризует проникновение поля анода в околокатодную область, то есть учитывает ослабление действия этого поля на потенциальный барьер у катода по сравнению с действием поля сетки. Чем гуще сетка, тем меньше проницаемость. Как правило, .Р «1, поэтому: (10.18) Введение понятия о действующем напряжении позволяет применить закон сте- пени трех вторых для расчета катодного тока триода: 1„=6(и, +Ри,)~ . и =-Ри,.
(10.20) Таким образом, чем выше анодное напряжение, тем больше отрицательное напряжение запирания. Токораспределение в триоде токораслре делением называется процесс распределения электронного потока между электродами триода. При и, < 0 практически все электроны, покинувшие катод, попадают на анод, и ток анода можно считать равным катодному току, а ток сетки равным нулю. При и, > 0 некоторая часть электронов попадает на сетку, поэтому анодный ток оказывается меньше катодного: г, =аг„. (10.21) Здесь а — коэффициент передачи катодного тока, показывающий, какая часть электронов, покинувших катод, попадает на анод. Ток сетки также составляет часть катодного тока Он равен (10.22) Пользуясь соотношением (10.19), можно определить величину напряжения эани- рания, при котором катодный ток становится равным нулю: Глава 10. Вакуумная электроника Количество электронов, попадающих на тот или иной электрод, определяется траекториями их движения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
